विभेदक पल्स कोड मॉडुलन एनालॉग की एक तकनीक है डिजिटल सिग्नल रूपांतरण के लिए । यह तकनीक एनालॉग सिग्नल का नमूना लेती है और फिर सैंपल वैल्यू और उसके अनुमानित मूल्य के बीच के अंतर को निर्धारित करती है, फिर डिजिटल मूल्य बनाने के लिए सिग्नल को एनकोड करती है। अंतर पल्स कोड मॉड्यूलेशन पर चर्चा करने से पहले, हमें अवगुणों को जानना होगा पीसीएम (पल्स कोड मॉड्यूलेशन) । एक संकेत के नमूने एक दूसरे के साथ अत्यधिक सहसंबद्ध हैं। वर्तमान नमूने से अगले नमूने तक सिग्नल का मूल्य एक बड़ी राशि से भिन्न नहीं होता है। संकेत के आसन्न नमूने एक छोटे अंतर के साथ एक ही जानकारी ले जाते हैं। जब ये नमूने मानक PCM सिस्टम द्वारा एन्कोड किए जाते हैं, तो परिणामस्वरूप एन्कोडेड सिग्नल में कुछ अनावश्यक सूचना बिट्स होते हैं। नीचे दिया गया चित्र यह दिखाता है।
पीसीएम में निरर्थक सूचना बिट्स
उपरोक्त आंकड़ा एक बिंदीदार रेखा द्वारा निरूपित टाइम सिग्नल x (t) दिखाता है। यह संकेत फ्लैट टॉप-सैंपलिंग द्वारा अंतराल टीएस, 2 टी, 3 टी ... एनटीएस पर नमूना लिया जाता है। नमूने की आवृत्ति Nyquist दर से अधिक होने के लिए चुना गया है। इन नमूनों को 3-बिट (7 स्तरों) पीसीएम का उपयोग करके एन्कोड किया गया है। नमूनों को निकटतम डिजिटल स्तर पर परिमाणित किया गया है जैसा कि उपरोक्त आकृति में छोटे घेरे द्वारा दिखाया गया है। प्रत्येक नमूने का एन्कोडेड बाइनरी मूल्य नमूनों के शीर्ष पर लिखा गया है। 4Ts, 5Ts और 6Ts में लिए गए नमूनों पर उपरोक्त आकृति का निरीक्षण करें (110) के समान मान पर एन्कोड किया गया है। यह जानकारी केवल एक नमूना मूल्य द्वारा ले जाई जा सकती है। लेकिन तीन नमूने एक ही जानकारी को ले जा रहे हैं इसका मतलब है कि अनावश्यक।
अब 9T और 10T पर नमूने पर विचार करें, केवल अंतिम और पहले दो बिट्स के कारण इन नमूनों के बीच का अंतर बेमानी है क्योंकि वे नहीं बदलते हैं। तो इस प्रक्रिया को बेमानी जानकारी देने के लिए और बेहतर आउटपुट के लिए। यह एक अनुमानित नमूना मूल्य लेने के लिए एक बुद्धिमान निर्णय है, जो इसके पिछले आउटपुट से लिया गया है और उन्हें मात्रात्मक मूल्यों के साथ संक्षेप में प्रस्तुत करता है। ऐसी प्रक्रिया को डिफरेंशियल पीसीएम (डीपीसीएम) तकनीक कहा जाता है।
विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन का सिद्धांत
यदि अतिरेक कम हो जाता है, तो समग्र बिटरेट घट जाएगा और एक नमूना संचारित करने के लिए आवश्यक बिट्स की संख्या भी कम हो जाएगी। इस प्रकार की डिजिटल पल्स मॉड्यूलेशन तकनीक को विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन कहा जाता है। DPCM भविष्यवाणी के सिद्धांत पर काम करता है। वर्तमान नमूने के मूल्य का अनुमान पिछले नमूनों से लगाया जाता है। भविष्यवाणी सटीक नहीं हो सकती है, लेकिन यह वास्तविक नमूना मूल्य के बहुत करीब है।
विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन ट्रांसमीटर
नीचे का आंकड़ा डीपीसीएम ट्रांसमीटर दिखाता है। ट्रांसमीटर के होते हैं एक तुलनित्र , क्वांटाइज़र, प्रेडिक्शन फ़िल्टर, और एक एनकोडर।
विभेदक पल्स कोड न्यूनाधिक
सैंपल सिग्नल को x (nT) द्वारा दर्शाया जाता है और अनुमानित संकेत x ^ (nT) द्वारा दर्शाया जाता है। तुलनित्र वास्तविक नमूना मूल्य x (nTs) और अनुमानित मूल्य x ^ (nTs) के बीच अंतर का पता लगाता है। इसे सिग्नल त्रुटि कहा जाता है और इसे ई (एनटी) के रूप में दर्शाया जाता है
e (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……। (1)
यहाँ अनुमानित मूल्य x ^ (nTs) का उपयोग करके निर्मित किया गया है एक भविष्यवाणी फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग फ़िल्टर) । क्वांटाइज़र आउटपुट सिग्नल eq (nTs) और पिछली भविष्यवाणी को जोड़ा जाता है और भविष्यवाणी फिल्टर के इनपुट के रूप में दिया जाता है, यह संकेत xq (nTs) द्वारा दर्शाया जाता है। यह भविष्यवाणी को वास्तव में नमूना संकेत के करीब बनाता है। क्वांटाइज़्ड एरर सिग्नल eq (nTs) बहुत छोटा है और कम संख्या में बिट्स का उपयोग करके इनकोड किया जा सकता है। इस प्रकार प्रति नमूने बिट्स की संख्या डीपीसीएम में कम हो जाती है।
मात्रात्मक आउटपुट के रूप में लिखा जाएगा,
eq (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)
यहाँ q (nT) परिमाणीकरण त्रुटि है। उपर्युक्त ब्लॉक आरेख से x ^ (nTs) और क्वांटाइज़र आउटपुट eq (nTs) के योग से भविष्यवाणी फिल्टर इनपुट xq (nTs) प्राप्त होता है।
यानी, xq (nTs) = x ^ (nTs) + eq (nTs) ………। (३)
समीकरण में समीकरण (2) से eq (nT) के मान को प्रतिस्थापित करके (3) हम प्राप्त करते हैं,
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……। (४)
समीकरण (1) के रूप में लिखा जा सकता है,
e (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……। (५)
उपरोक्त समीकरण 4 और 5 से हम प्राप्त करते हैं,
xq (nTs) = x (nTs) + x (nTs)
इसलिए, संकेत xq (nTs) का मात्रात्मक संस्करण मूल नमूना मूल्य और परिमाणित त्रुटि q (nTs) का योग है। परिमाणित त्रुटि सकारात्मक या नकारात्मक हो सकती है। तो भविष्यवाणी फिल्टर का उत्पादन इसकी विशेषताओं पर निर्भर नहीं करता है।
विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन रिसीवर
प्राप्त डिजिटल सिग्नल को फिर से बनाने के लिए, डीपीसीएम रिसीवर (नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है) में शामिल हैं एक डिकोडर और भविष्यवाणी फिल्टर। शोर की अनुपस्थिति में, एन्कोडेड रिसीवर इनपुट एन्कोडेड ट्रांसमीटर आउटपुट के समान होगा।
विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन रिसीवर
जैसा कि हमने ऊपर चर्चा की, पूर्ववर्ती आउटपुट के आधार पर, भविष्यवक्ता एक मूल्य लेता है। डिकोडर को दिए गए इनपुट को संसाधित किया जाता है और उस आउटपुट को बेहतर आउटपुट प्राप्त करने के लिए, भविष्यवक्ता के आउटपुट के साथ संक्षेपित किया जाता है। इसका मतलब यह है कि यहाँ सबसे पहले सभी डिकोडर मूल सिग्नल के मात्रात्मक रूप का पुनर्निर्माण करेंगे। इसलिए रिसीवर में सिग्नल क्वांटिज़ेशन एरर q (nTs) द्वारा वास्तविक सिग्नल से अलग होता है, जिसे फिर से बनाए गए सिग्नल में स्थायी रूप से पेश किया जाता है।
| एस। सं | मापदंडों | पल्स कोड मॉड्यूलेशन (PCM) | विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन (DPCM) |
| 1 | बिट्स की संख्या | यह नमूना प्रति 4, 8, या 16 बिट्स का उपयोग करता है | |
| दो | स्तर, चरण आकार | निश्चित चरण आकार। भिन्न नहीं कर सकते | स्तरों की एक निश्चित संख्या का उपयोग किया जाता है। |
| ३ | थोड़ा अतिरेक | वर्तमान | स्थायी रूप से हटा सकते हैं |
| ४ | परिमाणीकरण त्रुटि और विकृति | उपयोग किए गए स्तरों की संख्या पर निर्भर करता है | ढलान अधिभार विरूपण और परिमाणीकरण शोर मौजूद हैं, लेकिन पीसीएम की तुलना में बहुत कम हैं |
| ५ | ट्रांसमिशन चैनल की बैंडविड्थ | बिट्स की संख्या अनुपस्थित होने से उच्च बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है | पीसीएम बैंडविड्थ से कम है |
| ६ | प्रतिपुष्टि | Tx और Rx में कोई प्रतिक्रिया नहीं | प्रतिक्रिया मौजूद है |
| । | संकेतन की जटिलता | जटिल | सरल |
| । | शोर अनुपात (SNR) के लिए संकेत | अच्छा | निष्पक्ष |
डीपीसीएम के आवेदन
DPCM तकनीक ने मुख्य रूप से स्पीच, इमेज और ऑडियो सिग्नल कम्प्रेशन का उपयोग किया। क्रमिक नमूनों के बीच सहसंबंध के साथ संकेतों पर आयोजित डीपीसीएम अच्छे संपीड़न अनुपात की ओर जाता है। छवियों में, पड़ोसी पिक्सेल के बीच, वीडियो संकेतों में सहसंबंध होता है, सहसंबंध निरंतर फ्रेम और अंदर के फ़्रेम में समान पिक्सेल के बीच होता है (जो छवि के अंदर सहसंबंध के समान होता है)।
यह विधि वास्तविक समय के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। चिकित्सा संपीड़न और टेलीमेडिसिन और ऑनलाइन निदान जैसे चिकित्सा इमेजिंग के वास्तविक समय के आवेदन की इस पद्धति की दक्षता को समझने के लिए। इसलिए, यह दोषरहित संपीड़न और दोषरहित या निकट-दोषरहित चिकित्सा छवि संपीड़न के लिए कार्यान्वयन के लिए कुशल हो सकता है।
यह सभी विभेदक पल्स कोड मॉड्यूलेशन के बारे में काम कर रहा है। हम मानते हैं कि इस आलेख में दी गई जानकारी आपके लिए इस अवधारणा की बेहतर समझ के लिए सहायक है। इसके अलावा, इस लेख के बारे में कोई प्रश्न या कार्यान्वयन में कोई मदद इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट , आप नीचे टिप्पणी अनुभाग में टिप्पणी करके हमें संपर्क कर सकते हैं। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, DPCM तकनीक में भविष्यवक्ता की क्या भूमिका है?
