差分編碼

差分編碼，又稱增量編碼，是以序列式資料之間的差異儲存或傳送資料的方式（相對於儲存傳送完整檔案的方式）。在需要檔案改變歷史的情況下的差分編碼有時又稱為差分壓縮。差異儲存在稱為“delta”或“diff”的不連續檔案中。由於改變通常很小（平均佔全部大小的2%），差分編碼能大幅減少資料的重複。一連串獨特的delta檔案在空間上要比未編碼的相等檔案有效率多了。

差分編碼的簡單例子是儲存序列式資料之間的差異（而不是儲存資料本身）：不存“2, 4, 6, 9, 7”，而是存“2, 2, 2, 3, -2”。單獨使用用處不大，但是在序列式數值常出現時可以幫助壓縮資料。

利用信號源符號之間的相關性，用過去的樣本預測當前樣本，然後對差值進行編碼。如果預測模型足夠好，且樣本序列在時間上相關性較強，差值會很小。對差值在進行量化，在相同碼率下，量化誤差會減小。

按照工作原理，編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈衝，用脈衝的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈衝，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電後，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈衝過程中，也不能有干擾而丟失脈衝，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現後才能知道。

解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。

在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數據信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1"，有跳變為"0"，無跳變為"1"。

兩種曼徹斯特編碼是將時鐘和數據包含在數據流中，在傳輸代碼信息的同時，也將時鐘同步信號一起傳輸到對方，每位編碼中有一跳變，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。但每一個碼元都被調成兩個電平，所以數據傳輸速率只有調製速率的1/2 ^[1]  。主要用在數據同步傳輸的一種編碼方式。

舉例：給出比特流101100101的以下兩個波形。

(1)曼徹斯特碼脈衝圖形；

(2)差分曼徹斯特碼脈衝圖形。

曼徹斯特編碼是將每一個碼元在分成兩個相等的間隔。碼元1是在前一個碼元為高電平後一個碼元為底電平。碼元0正好相反，是從碼元0變成碼元1。這種編碼的好處是可以保證每一個碼元（這裏的碼元是指源碼）的正中間出現一次變化。這對接收端提取位同步信號是非常有利的。但是這也同同時增加了信息傳送量，延長傳輸時間，所佔的頻帶寬度比原始信號的頻帶寬了近一倍。

差分曼徹斯特編碼規則是若源碼為1，編碼碼元的前半部分與前一個編碼的電平相同，後半部分碼元與前半部分碼元相反。若源碼為0，編碼碼元的前半部分與前一個編碼的電平相反，後半部分與前半部分相反。這樣在每個源碼的編碼過程中，當中一定會有一次變化 ^[2]  。

差分編碼在預測編碼中的應用頗廣，代表技術有：DPCM、ADPCM等 ^[3]  。