DPCM编解码

一、实验原理

DPCM编解码原理

DPCM是差分预测编码调制的缩写，是比较典型的预测编码系统。而预测编码就是根据过去的信号样值来预测下一个信号样值，并将预测值与现实样值得差值进行量化、编码后进行数字信号传送。在DPCM系统中，需要注意的是预测器的输入是己经解码以后的样本。之所以不用原始样本来做预测，是因为在解码端无法得到原始样本，只能得到存在误差的样本。因此，在DPCM编码器中实际内嵌了一个解码器，如下图编码器中虚线框中所示。

二、实验代码分析

只需要在BMP2YUV的工程主函数添加一个函数就可以实现DCPM，下面为DCMP 的代码实现部分

//预测器为左侧预测        for (int j = 0; j<height; j++)  //逐行遍历          {            for (i = 0; i<width; i++)            {                if (i==0)  //每列第一个元素保持原来的样值不变，只是变换相应的数据类型                {                    k = (*(yBuff + j*width + i) - 128) / 2 + 128;//将差值进行量化                    *(qBuff + j*width + i) = (unsigned char)k;                     k = ((*(qBuff + j*width + i )-128) * 2) + 128; //反量化                    *(reBuff + j*width + i) = (unsigned char)k;                 }                else                {    //当前差值信号为当前样值与上个预测样值的差值 并进行了量化                    k = (*(yBuff + j*width + i) - *(reBuff + j*width + i - 1)) / 2 + 128;                    *(qBuff + j*width + i) = (unsigned char)k;                    //当前重建信号为 反量化后的差值信号与上一个重建信号的和                    k = ((*(qBuff + j*width + i )-128) * 2) + *(reBuff + j*width + i - 1);                    *(reBuff + j*width + i) = (unsigned char)k;                }            }        }        fwrite(reBuff, 1, width * height, reFile);  //写入文件        fwrite(qBuff, 1, width * height, qFile);

三、实验结果分析

1、下面都是为8bit量化，并采取左侧预测

(下图中左边为原始图像的概率分布图，右边预测误差图像的概率分布图)

小结：

可以看出重建图像和原始图像在人眼观察下并没有太大的差别，量化误差的概率分布都集中在中间段，即128附近。
原始图像直接huffman编码压缩效率很低，平均都只比1多一些。
结合概率分布图和压缩比，依据huffman编码的特点，可以看出预测误差图像的概率分布更加的不均匀，编码效率越高，因此量化后的误差压缩比要更大，更能节省空间。
但是噪声那幅图，预测误差图像的概率分布不如原始图像概率分布那么不均匀，猜测是噪声图像并没有什么图像内在规律，而正常图像都有内在联系，可以从差值图像几乎都为原始图像的轮廓看出。