差分编码（压缩算法）

差分编码（压缩算法）

差分编码 （压缩算法） 次浏览 | 2023.01.06 13:40:18 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 差分编码压缩算法

差分编码（英文名称：differential encoding）指的是对数字数据流，除第一个元素外，将其中各元素都表示为各该元素与其前一元素的差的编码。

中文名

差分编码

外文名

differential encoding

拼音

chà fèn biān mǎ

解释

指的是对数字数据流，除第一个元素外，将其中各元素都表示为各该元素与其前一元素的差的编码

基本内容

通信中的差分编码，差分编码输入序列{an}，差分编码输出序列{bn}，二者都为{0、1}序列，则差分编码输出结果为bn=an异或bn-1，并不是bn=an异或an-1（即所谓的：对数字数据流，除第一个元素外，将其中各元素都表示为各该元素与其前一元素的差的编码。这么定义是不准确的。）。前者多用在2DPSK调制，后者多用在MSK调制预编码。同时后者是码反变换器的数学表达式，即用来解差分编码用的。

差分编码，又称增量编码，是以序列式资料之间的差异储存或传送资料的方式（相对于储存传送完整档案的方式）。在需要档案改变历史的情况下的差分编码有时又称为差分压缩。差异储存在称为“delta”或“diff”的不连续档案中。由于改变通常很小（平均占全部大小的2%），差分编码能大幅减少资料的重复。一连串独特的delta档案在空间上要比未编码的相等档案有效率多了。

差分编码的简单例子是储存序列式资料之间的差异（而不是储存资料本身）：不存“2,4,6,9,7”，而是存“2,2,2,3,-2”。单独使用用处不大，但是在序列式数值常出现时可以帮助压缩资料。

作用

利用信号源符号之间的相关性，用过去的样本预测当前样本，然后对差值进行编码。如果预测模型足够好，且样本序列在时间上相关性较强，差值会很小。对差值在进行量化，在相同码率下，量化误差会减小。利用通信帧结构特征,通过差分编码实现数据压缩。[1]

分类

按照工作原理，编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。

解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。

规则

在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。

两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2[1]。主要用在数据同步传输的一种编码方式。

曼彻斯特编码是将每一个码元在分成两个相等的间隔。码元1是在前一个码元为高电平后一个码元为底电平。码元0正好相反，是从码元0变成码元1。这种编码的好处是可以保证每一个码元（这里的码元是指源码）的正中间出现一次变化。这对接收端提取位同步信号是非常有利的。但是这也同同时增加了信息传送量，延长传输时间，所占的频带宽度比原始信号的频带宽了近一倍。

差分曼彻斯特编码规则是若源码为1，编码码元的前半部分与前一个编码的电平相同，后半部分码元与前半部分码元相反。若源码为0，编码码元的前半部分与前一个编码的电平相反，后半部分与前半部分相反。这样在每个源码的编码过程中，当中一定会有一次变化。

应用

差分编码在预测编码中的应用颇广，代表技术有：DPCM、ADPCM等。

ADPCM在语音编码中的作用，如G.726；

预测编码在图像编码中的应用，如JPEG-LS，JPEG无损压缩模型；

预测编码在视频编码中的应用，如帧内预测，运动补偿。

相关补充

预测编码

增量调制

差分调制

曼彻斯特编码

参考资料