[发明专利]用于差分脉码调制的子集平均中值预测器

说明书

本发明涉及一种用于差分脉码调制(differential pulse code modulation,DPCM)的子集平均中值(subset averaged median,SAM)预测器，尤其涉及一种在使用差分脉码调制编码器的诸如图像和声音等的编码信息的传播中，消除(isolate)差错和使差错最小化的SAM预测器。

图1是描述按照本发明的差分脉码调制(DPCM)系统的方框图。如图所述，该DPCM系统包括具有量化器和线性或中值型(median-type)预测器的编码器，和具有线性或中值型预测器的解码器。

在图1中，X(n)是原始输入信号，E(n)是实际输入信号。E_r(n)表示从发送通道上收到的预测差错信号，而X_r(n)表示基于E_r(n)的恢复信号。

这种先前的线性预测器和中值型预测器分别如下操作。

[方程1]

线性预测器：LIN(X)=0.5X₁+0.25(X₂+X₃)

第一中值型预测器：MED1(X)=med(X₁,X₂,X₃,X₄)

第二中值型预测器：MED2(X)=med(X₁,X₃,X₄)

有限脉冲响应混合中值型预测器(Finite impulse response hybrid median-type predictor,FMH)：

FMH(X)=med(X₁,X₂,X₄,l,r),

其中，l=X₁+X₃-X₂，而r=med(X₁,X₂,X₃,X₄)。

与差分脉码调制(DPCM)有关的，用于预测的输入值的映射(map)关系如下：

[方程2]

{X₁,X₂,X₃,X₄}

={X(m,n-1),X(m-1,n-1),X(m-1,n),X(m-1,n+1)}

图2也示出了映射输入值的二维坐标。大多数用于预测X(m,n)的预测器仅仅使用与X(m,n)有强相关性的数据，这是因为数据离X(m,n)越远，该数据与X(m,n)的相关性越小，因此该数据对信号的压缩不起大的作用。

上述现有技术的DPCM系统采用线性预测器来对诸如图像和声音的编码数据进行编码。近来，出现并使用了一种具有非线性特征的中值型预测器。

下面将描述采用线性预测器和中值型预测器12的差分脉码调制(DPCM)系统。

使预测差错方差最小的技术与压缩信号后恢复压缩信号时保证信号质量的技术有关。应用非线性中值型预测器的系统能防止恢复信号的传播在接受器处有传送差错，从而可使传送差错能被消除。

在DPCM系统中，当接收器所采用的预测器与恢复原始信号的发送器使用的预测器相同时，如果产生了传送差错，则E(n)值不等于E_r(n)值，并且原始信号不能再被恢复。由于DPCM系统是一个递归系统，在E(n)不等于E_r(n)的情况下，恢复后的差错影响要被恢复的下一信号。如果恢复的差错以这种方式影响要被恢复的下一信号，该差错也将被传送。这种现象就叫差错传播现象。

有些系统采用一种预测器，该预测器保持稳定或周期地复位接收/发送信号，以便减弱由恢复信号处的传送噪声产生的传送影响。

然而，适应于线性预测器的DPCM系统并不能消除传送线中的传送差错所产生的传送噪声，并简单地企图通过减小预测差错方差来提高图像或声音质量。

在线性滤波器情况下，理论上检查和证实线性滤波器稳定性的技术已经得到证明。这样一种技术的优点是滤波器的设计简单。如果一个传递函数的极点(pole)在一单位周期中，则该滤波器是稳定的，但缺点是不能消除传送噪声。

需要使预测差错方差最小化和使传送噪声产生的差错传送衰减的技术。已经提出了一些技术，其中，只传送噪声，直到某个段为止，在该段之后停止传播噪声。然而，这些技术也有缺点，即，在发送器和接收器之间没有准确的同步而使差错传播变得严重。