Codifica

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Codificação DiferencialDPCM, DM e ADM

• Bruno Edson
• bemaf_at_cin.ufpe.br
• www.bemaf.cjb.net

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Codificação Diferencial

• Histórico Codificação Diferencial
• Definição e Funcionamento
• DPCM
• DM
• ADM (CVSD)
• Vantagens e Desvantagens
• Aplicações
• Resumo

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Histórico (Codificação Diferencial)

• Necessidade A/D - 1930
• Alec Harvey Reeves fidelidade 1s e 0s.
• PCM (A. H. Reeves) 1937/1938
• Codificação com Predição Linear- 1952
• Bell Telephone Laboratories
• DPCM (Cutler) e DM (Schouten) - 1952
• ADM (ADPCM - Barnwell) - 1974

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DPCM(Diferencial Pulse Code Modulation)

• O sinal DPCM é a diferença entre o sinal PCM e
  sua predição(sinal anterior)
• Menor nº de bits utilizado (compressão)
• Simples Computacionalmente (Algoritmo)

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DPCM(Diferencial Pulse Code Modulation)

• O Sinal Resultante
• Valor absoluto da amostra
• Diferença entre os valores das amostras

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DPCM(Diferencial Pulse Code Modulation)

• PCM X
• DPCM

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DPCM(Diferencial Pulse Code Modulation)

• Voz
• 256gt 8bits gt 8bits x 8kHz 64Kbps
• 64 gt 6bits gt 6bits x 8kHz 48Kbps
• G (64 - 48)/64 16/64 25
• Imagem
• 8bits gt 8bits x (800x600)pxl 480kB
• 6bits gt 6bits x (800x600)pxl 360kB
• G (480-360)/480 120/480 25

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DPCM(Diferencial Pulse Code Modulation)

• Diagrama em Blocos (Codificação)

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DM (Delta Modulation)

• Diferença Fixa
• Passo, Step ou Delta
• Estados
• Sobe ou Desce (1 e 0)
• Slope-Overload
• Granular Error
• Input / Output

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DM (Delta Modulation)

• Saídas

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DM (Delta Modulation)
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Granular error (DM)

• Como ou Sobe (1) ou Desce(0), o sinal não
  permanece em um mesmo nível.
• Até mesmo muito próximo do valor real.

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Slope-Overload (DM)

• Sobre carga de Inclinação
• A curva Sobe ou Decai mais rápido do que os
  passos possam acompanhar.

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DM (Delta Modulation)

• Diagrama em Blocos (Codificação)

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ADM

• Nomes
• ADM (Adaptative Delta Modulation)
• CVSD (Continuos, Variable Slope Delta-Modulation)
• Como DM com o tamanho dos passos variando com o
  tempo (adaptativo).

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ADM (Codificador)
17
ADM (Decodificador)
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ADM

• Os passos variam de acordo com o histórico do
  sinal.
• Equações
• Sx(k) e(k-2) e(k-1)Sx(k-1)
• x(k) Sx(k) Sx(k-1)

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ADM

• Variação do Passo

20
ADM

• Grandes variações no sinal
• Passos Maiores
• Componentes de freqüência alta
• Utilização de Filtros Passa-Baixas

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Vantagens

• DPCM
• Qualidade muito boa, próxima ao PCM.
• Simples Computacionalmente
• DM
• Apenas 1 bit
• Muito Simples de Implementar
• ADM
• Apenas 1 bit
• Mais fiel que o DM pela adaptatividade

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Desvantagens

• DPCM
• Número de bits elevado em relação aos demais
  formas derivativas
• Maior Banda
• DM
• Granular Error
• Slope-Overload
• ADM
• Granular Error (passos pequenos)
• Mais complexo que o DM

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Aplicações

• Codificação Diferencial
• Compressão de Dados
• Áudio
• MPEG-3 (.mp3)
• Imagem
• JPEG (.jpg, .jpeg)
• Vídeo
• MPEG (.mpg)

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Aplicações

• DPCM
• Creative Labs Video Blaster
• Codificador arquivos (.avi)

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Resumo (Recapitulando)

• DPCM
• Diferença entre os sinais
• Menos bits
• DM
• Um bits - Passo
• Sobre-inclinação (Slope Over-load)
• ADM
• Passo do DM variável com o tempo

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Referências Bibliográficas

• REEVES, A. H., French Patent No. 49 159/833 929,
  July 5, 1937
• REEVES, A. H., French Patent No. 852 183, Oct. 3,
  1938.
• CUTLER, C.C., Differential Quantization for
  Communication Signals, , 1952, US Patent
  2,605,361.
• SCHOUTEN, J.S., F.E. DeJAGER, and J.A. GREEFKES,
  Delta Modulation, a New Modulation System for
  Telecommunications, 1952, Phillips, pp. 237-245.
• BARNWELL, T.P., et al., Adaptive Differential PCM
  Speech Transmission, 1974, Rome Air Development
  Center.