Predicative Coding   예측 부호화

1. 예측 부호화 및 차분 부호화(차동 부호화) 이란?

  ㅇ 예측 부호화 (Predicative Coding)
     - 시간 공간 차원에서, 전후 / 인접 신호로부터 현재의 신호를 예측하여 부호화하는 기법
        . 입력된 데이터 샘플들로부터 미지의 데이터 샘플을 예상하는 것
        . 例) 선형 예측 부호화 (LPC)

  ㅇ 차분 부호화, 차동 부호화 (Differential Coding)
     - 단순하게는, 인접 표본값들의 차이값인 차분 만에 의한 부호화
     - 복잡하게는, 과거의 샘플값들로부터 계산된 예측값과 현재값 간의 차이(잔차)에 의한 부호화

  ※ 예측 및 차분 부호화는 항상 거의 함께 사용됨
     - 이전 값들로부터 현재 값을 예측하고, 
     - 예측과 실제 간에 발생된 차이(잔차) 성분 만을 부호화하는 방법

  ※ 예측 및 차분 부호화 방식 例) 
     - DPCM(Differential PCM), ADPCM(Adaptive Differential PCM), DM(Delta Modulation) 등


2. 예측 부호화의 방법 및 특징

  ㅇ 예측 부호화 방법
     - 압축성을 높이기 위한 기본적인 방법으로써,
     - 현재 신호 값을 보내는 대신에,
     - 몇 개의 이전 신호값들을 기억해 두고, 그들로부터 현재 신호 예측값을 만들어,
     - 현재 신호값과 예측 신호값과의 차 (예측오차, 잔차)를 부호화시켜 보내면,
        . 예측 오차 : 주로, 현재의 것에 예측한 것을 뺀 것
     - 수신측에서는 이렇게 전송된 차(差,잔차) 신호를 수신 직후 이를 디코딩(복호화)하고, 
        . 적분 또는 수신측에서 예측한 것에 예측 오차를 더하는 등의 연산을 통해, 
        . 원래의 것을 복원하게 됨

  ㅇ 데이터 압축 등 응용 가능
     - 랜덤한 신호일수록 성능이 좋지 못하며, 
     - 음성신호 처럼 인접한 신호 표본값 간의 상관성이 많은 신호 파형의 부호화에 유리함
     - 결국, 신호가 갖는 상관성을 줄이며 데이터 압축을 얻어내는 부호화

  ㅇ 코드 체계(시스템)의 효율성이 전적으로 예측기(Predictor)의 성능에 의해 지배됨
     - 예측기(Predictor) : 몇 개의 인접 또는 전후 신호값으로부터 현재값을 예측하는 규칙


3. 예측 부호화의 응용 (영상압축 경우)

  ㅇ 화면 내 예측 부호화, 프레임 내 예측 부호화 (Intra-frame Predictive Prediction)
     - (프레임내, 공간적) 공간영역에서의 화소간 상관성이 높다는 사실을 이용하여 예측
         . 같은 화면 내 주변 화소들만을 예측치로 이용하여 부호화
         . 주변 화소 블록 간에 화소 상관도를 이용하여 영상 압축률을 높일 수 있음
            .. 예측 단위 : 매크로 블록

  ㅇ 화면 간 예측 부호화, 프레임 간 예측 부호화 (Inter-frame Predictive Prediction)
     - (프레임간, 시간적) 시간영역에서의 블록 기반 움직임 보상을 이용하여 예측
         . 현재 화면의 화소를 이전화면에서 움직임 추정되는 화소를 찾아서,
           현재 화면 화소와 이전화면 움직임 추정 화소 간의 예측오차(방향값,크기값)
           를 부호화
         . 가변블록 움직임보상 화면간 예측부호화