DPCM压缩系统的实现和分析

一、实验目的

掌握DPCM编解码系统的基本原理。初步掌握实验用C/C++/Python等语言编程实现DPCM编码器，并分析其压缩效率。

二、实验内容

1、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。在DPCM系统中，需要注意的是预测期的输入是已经解码以后的样本。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，智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，如编码器中虚框线中所示。

在一个DPCM系统中，有两个因素需要设计：预测器和量化器。理想情况下，预测器和量化器应进行联合优化。实际中，采用一种次优的设计方法：分别进行线性预测器和量化器的优化设计。

2、DPCM编码系统的设计

预测器采用左侧、上方预测均可。量化器采用8比特均匀量化。本次实验的目的是验证DPCM编码的编码效率。首先读取一个256级的灰度图像，采用自己设定的预测方法计算预测误差，并对预测误差进行8比特均匀量化。还可以对预测误差进行1比特、2比特和4比特的量化设计。

在DPCM编码器实现的过程中可同时输出预测误差图像和重建图像。将预测误差图像写入文件并将该文件输入Huffman编码器，得到输出码流、给出概率分布图并计算压缩比。将原始图像文件输入Huffman编码器，得到输出码流、给出概率分布图并计算压缩比。最后比较两种系统之间的编码效率。压缩质量以PSNR进行计算。

三、实验过程

8bit预测

4bit预测

 

2bit预测

 

 

1bit预测 

 

dpcm

main函数

 

四、实验结果