Differential Pulse Code Modulation

Differential Pulse Code Modulation
Fachbereich Medieninformatik
Hochschule Harz
Differential Pulse Code Modulation
Referat
Gunnar Neuendorf
Matrikelnummer
11166
Abgabe: 15.01.2007
Stand: Januar 2007
Autor: Gunnar Neuendorf
Seite: 1
Differential Pulse Code Modulation
Inhaltsverzeichnis
Vorwort..............................................................................................................3
1 Definition.......................................................................................................3
2 Funktonsweise..............................................................................................3
3 Ausblick.........................................................................................................4
4 Quellen
4.1 Literaturverzeichnis...................................................................................5
4.2 Internetquellen..........................................................................................5
4.3 Bildquellen................................................................................................5
Stand: Januar 2007
Autor: Gunnar Neuendorf
Seite: 2
Differential Pulse Code Modulation
Vorwort
Das Kurzreferat hat Differential Pulse Code Modulation (DPCM) in der digitalen Bildcodierung zum Gegenstand. Insbesondere wird die Anwendung in der Videocodierung behandelt.
Es existiert ebenfalls ein DPCM-Verfahren im Audiobereich in der digitalen Sprachsignalverarbeitung, das allerdings
nicht berücksichtigt wird.
1 Definition
DPCM wird als Prädiktionstransformation zu bezeichnet. Eine Prädikation (Vorhersage) für den aktuellen Bildpunkt
wird anhand der abgetasteten Bildpunkte erstellt. Die Differenz zwischen dem vorhergesagten und dem tatsächlichen
Wert ergibt den Prädikationsfehler.
2 Funktionsweise
Ohm führt aus, das der Prädiktor aus einem Schätzwert x̂(m,n) für ein bestimmtes Pixel x(m,n) den Prädikationsfehler
berechnet, der aus der Differenz beider gebildet wird. [Ohm95]
e(m,n)=x(m,n)-x̂(m,n)
Nun wird der Prädikationsfehler als quantisierterWert v(m,n)an den Decoder übertragen. Zur Rekonstruktion des Wertes y(m,n) wird die inverse Operation ausgeführt
y(m,n)=v(m,n)+x̂(m,n)
Nach Arnd Eden[Ede05] werden hierbei vorhergesagte Pixel mit quantisierten Differenzbildpixeln addiert. Somit wird
jedes Pixel bei der Decodierung berücksichtigt und eine Fortpflanzung der Fehler verhindert.
Der Wert x̂(m,n) muss auf der Kodierer- und der Dekodiererseite gleich sein. Dazu ist auch auf der Kodierer-Seite eine
Decodierung notwendig. (Abb. 1) Es existieren in Bezug aus DPCM eindimendionale (zeilenweise), zweidimensionale
(zeilen- und spaltenweise) sowie dreidimensionale Verfahren. Wobei Letzteres, Zeilen, Spalten und die zeitliche
Komponente mit einschließt.
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Autor: Gunnar Neuendorf
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Differential Pulse Code Modulation
Abb. 1: DPCM-System. Codiere und Decodierer mit Komponenten zur Prädikatoradaption (gestrichelt eingezeichnet)
3 Ausblick
Laut Ohm wird DPCM heute größtenteils durch das Frequenzcodierungsverfahren ersetzt, da mit diesem höhere Kompressionsraten erzielbar sind. “Eingesetzt wird die DPCM weiterhin zur verlustlosen Redundanzreduktion, und bei der
Codierung von Blockmittelwerten in blockweise arbeitenden Codierverfahren.”[Ohm95]
Stand: Januar 2007
Autor: Gunnar Neuendorf
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Differential Pulse Code Modulation
4.1 Literatur
[Ohm95] Jens-Rainer Ohm. Digitale Bildcodierung, Seite 246 ff. Springer, 1995.
4.2 Internetquellen
[Ede05] Arnd Eden. Videocodierung, Seite 11,
http://www.ifn.ing.tu-bs.de/ifn/Studium/Skripte/Videocodierung.pdf, 2005, Stand: 26.11.2006
4.3 Abbildungsverzeichnis
1 Ohm, Jens-Rainer. “Digitale Bildcodierung”, Seite 247, Springer, 1995
Stand: Januar 2007
Autor: Gunnar Neuendorf
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