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差分脉冲编码(Differential Pulse Code Modulation, DPCM)是通信工程中一种高效的数据压缩技术,主要用于减少信号传输或存储时的数据量。它通过利用信号样本间的相关性,仅编码相邻样本的差值而非原始值,从而降低比特率。
在实现思路上,DPCM的核心是预测与残差编码。首先,系统根据历史样本预测当前值,随后计算预测值与实际值的差值(即残差),最后对残差进行量化与编码。由于信号变化通常平缓,差值较小,可以用更少的比特表示,从而达到压缩效果。
MATLAB因其强大的矩阵运算能力,非常适合实现DPCM算法。典型步骤包括:初始化预测器、逐帧处理信号、动态调整量化步长以提高适应性。该算法广泛应用于语音编码、图像压缩等领域,尤其在带宽受限的通信系统中优势显著。
扩展思考:现代通信系统常将DPCM与其他技术(如熵编码)结合,进一步提升压缩效率。此外,自适应DPCM(ADPCM)通过动态调整预测器参数,能更好地处理非平稳信号。