אפנון דופק מקודד דיפירנציאלי

אפנון דופק מקודד דיפירנציאלי (באנגלית: Differential Pulse Code Modulation, או בקיצור: DPCM) היא שיטה לייצוג דיגיטלי של אותות אנלוגיים.

שיטה זו מתבססת על העיקרון המרכזי של שיטת PCM: דגימה, כימות (קוונטיזציה) וקידוד. כאשר בשיטה זו מבצעים כימות על ההפרשים של ערכי הדגימות הסמוכות על מנת לשפר את מעבר המידע בצורה יעילה יותר (מכאן למעשה השם).
(בניגוד לשיטת PCM, בה הכימות מתבצע עבור ערכי הדגימות עצמם).

שיטה זו הומצאה ע"י קסיוס צ'פין קוטלר (באנגלית: Cassius Chapin Cutler), במעבדות בל בשנת 1950.

הסבר

הרעיון המרכזי של שיטת DPCM הינו לכמת ולקודד את ההפרש בין דגימות סמוכות של אות אנלוגי. רעיון זה מבוסס על העובדה שלעיתים קרובות קיימת קורלציה משמעותית בין הדגימות הסמוכות עבור אותות אנלוגיים. דבר זה מאפשר שימוש ביתירות ערכי הדגימות וכתוצאה מכך, להורדת קצב הנתונים.

מקודד ומפענח בשיטת DPCM ע"י ההפרש של 2 דגימות סמוכות

לשיטה זו קיימות 2 אפשרויות קידוד שונות, בהינתן דגימות האות האנלוגי:

• אפשרות 1: (חישוב ההפרש של הדגימות לאחר כימות) מבצעים כימות עבור ערכי הדגימות ומחשבים את ההפרש בין הדגימות הסמוכות.
• אפשרות 2: (חישוב ההפרש של הדגימות לפני כימות) מחשבים את ההפרש בין דגימות סמוכות ומבצעים כימות לגודל זה.

דוגמה

נניח שהאות משתרע בתחום [8,8-] וולט, ונניח גם שהשינוי הצפוי בין 2 דגימות סמוכות קטן מ-1 וולט. כמו כן לרשותנו 5 סיביות המייצגים 32 רמות כימות. אם נשדר את ערכי הדגימות הרי שהמרווחים בין הרמות יהיו ${\frac {32}{16}}=0.5$ וולט, מאידך אם יוקדשו אותן 32 רמות לשידור ההפרש, יהיה המרווח בין הרמות ${\frac {2}{32}}=0.06$ וולט בלבד, ושגיאת הכימות תקטן בהתאם, וניתן לייצגה על ידי פחות סיביות ולהקטין בכך את רוחב הפס.

עקרון החיזוי

במקלט משוחזרת הדגימה הנוכחית על ידי סיכום הערך הנקלט עם ערך הדגימה ששוחזרה מקודם.

ניתן להרחיב את הרעיון ובמקום לשדר את ההפרש בין הדגימה הנוכחית לקודמתה, לשדר את ההפרש בין הדגימה הנוכחית לחיזוי ערכה הצפוי על סמך מספר דגימות קודמות.

לדוגמה, אם הדגימות האחרונות הן:

$$y_{n-3}=3$$

$$y_{n-2}=4$$

$$y_{n-1}=5$$

אז סביר לחזות שהדגימה הבאה תהיה:

$${\hat {y_{n}}}=6$$

ועדיף לשדר את ההפרש בין הערך האמיתי של הדגימה לבין הערך 6 ולא הערך 5.

השגיאה בין ערך הדגימה האמיתי לערך הדגימה הנחזה נקראת "שגיאת החיזוי".

שיטות מתקדמות

קיימות גם שיטות ספרתיות מתקדמות כמו ADPCM ואפנון דלתא.

ראו גם

• PCM
• תורת הדגימה