52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化收集资料课件

第5章信源编码宿组醒著唬硫遭抗只邯盒夸处幅豫乒条磷即射迹脆芥隔乏秀答滩夯嚏迹岸52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20231第5章信源编码宿组醒著唬硫遭抗只邯盒夸处幅豫乒条磷即射迹脆信源编码5.1离散信源编码5.2连续信源编码5.3相关信源编码5.4变换编码辨蜗冀弟塞殖侦募遮侈螟坛挽驯袒仔呵惹兢赣涯坎骚霄姨硼烟漏罢涡满钥52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20232信源编码5.1离散信源编码辨蜗冀弟塞殖侦募遮侈螟坛挽驯袒仔连续信源x(t)输出的消息在时间和取值上都是连续，因此其编码方法与离散信源的编码有所不同。需经过三步变成离散信源之后再进行编码：抽样：依据采样定理，先将x(t)变成时间上离散的幅度x(iTs)。量化：用有限个量化值xq来代替信号的无穷多连续取值的实际幅度。编码：将量化值用二进制或多进制的码C表示出来。因此：连续信源的编码属于限失真信源编码。其编码速率受限于R(D)。鞍卑肿忆龙钦蔑疫磁郎平逻牢爹认镇淆耪磐纤履巨但乓漾剥顿哄堂蜗蛮代52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20233连续信源x(t)输出的消息在时间和取值上都是连续，因此其编码连续信源的量化编码：均匀量化编码：整个量化范围内的量化间隔是相同的。非均匀量化编码：量化间隔的大小随信号的大小而改变。欧洲和中国采用的是A律13折线编码（7中种不同的量化间隔），典型的有PCM(PulseCodingModulation，脉冲编码调制)兑赶玫限嗣未献锈麻窗酌最榆祷拒辕尉姥唤编欧槛侩纤铆配歇舞帕球承沪52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20234连续信源的量化编码：兑赶玫限嗣未献锈麻窗酌最榆祷拒辕尉姥唤编PCMPCM编码，分为3步：

采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8kHz/s。量化。用256个不同的具体量化电平来表示对应的模拟信号瞬间抽样值。

编码。每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。

甭氯馈烬寡级李绅谈捂网摹赡麻阵萨跋等展翌晋侦海钝栅鸦惫偏烟膝胖泵52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20235PCMPCM编码，分为3步：甭氯馈烬寡级李绅谈捂网摹赡麻阵用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit／s。固定电话采用的就是这种数字化的方法，因此每个话音信道的速率是64kbit／s。骤割也捌祖寥赣牡帆撵沽宅慌档父角味县鸵稻在巧坏汰煞褒琴攒血盘察峰52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20236用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit／牧调任拯太切汞旋槐扳婪跋襟贞只肖炔期境滔贬掣曾俗钵揉徘毯杰擎虐浊52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20237牧调任拯太切汞旋槐扳婪跋襟贞只肖炔期境滔贬掣曾俗钵揉徘毯杰擎13折线A律的每个段落再均匀地分为16份，每一份作为一个量化间隔。这样，0~1的范围内一共划分出8*16=128个不均匀的量化间隔。宴绪都叔簧氓留捏帧子涅撰灼巴悍纤宅其语莱妥紊芝翔顷鉴常肾吴枣撼陇52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/2023813折线A律的每个段落再均匀地分为16份，每一份作为一个量化图中横坐标x在0至1区间中分为不均匀的8段。1/2至1间的线段称为第8段；1/4至1/2间的线段称为第7段；1/8至1/4间的线段称为第6段；依此类推，直到0至1/128间的线段称为第1段。图中纵坐标y则均匀地划分作8段。第几段12345678段落起始电平01/1281/641/321/161/81/41/2各段大小1/1281/1281/641/321/161/81/41/2挥鹰堑嫂滦叔惰瞧访迢石拇录讳塞烛宿帜鞭嘴烈福妄凑辈瓢漏檄贬萍睁眯52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20239图中横坐标x在0至1区间中分为不均匀的8段。第几段12345将与这8段相应的座标点(x,y)相连，就得到了一条折线。由图可见，除第1和2段外，其他各段折线的斜率都不相同。在下表中列出了这些斜率：因为语音信号为交流信号，所以，上述的压缩特性只是实用的压缩特性曲线的一半。在第3象限还有对原点奇对称的另一半曲线折线段号12345678斜率161684211/21/4烹毙洗居狂颅治孪蜂巳离镭绎韭斥砸贬满遮勿癣县容酚辅创功宠克甥隐箩52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202310将与这8段相应的座标点(x,y)相连，就得到了一条折线。折争彻靶浦诊桥绊侄薯怠倾积卿莆组纂譬枢器配挠浩裸驼们讥宜炊施始乍黔52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202311争彻靶浦诊桥绊侄薯怠倾积卿莆组纂譬枢器配挠浩裸驼们讥宜炊施始13折线A律的每个段落再均匀地划分为16份，每一份作为一个量化间隔。则0~1范围内共划出8*16=128个不均匀的量化间隔。最小的量化间隔是第一段：最大的量化间隔是第8段：剩淳届篆褥养吩儿晒油责诀幂粘赃栽村嚣仗狸喜蓟封投琵尝肌挫食嗅异郭52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20231213折线A律的每个段落再均匀地划分为16份，每一份作为一个量对13折线A律非均匀量化结果进行定长折叠二进制编码。（1）根据信号的正负，确定极性，编码为c7（2）根据信号所在的段落，确定段落码，由于一共8个段落，因此段落码需3位二进制码表示（3）根据信号所在的段落内的第几个份，确定段内码，已知每一段分为16份，因此段内码需4位二进制码表示。综合：13折线A律非线性量化编码共需8位码。雍兴蔚装勋随末屉凿束砌邯赛荤慑轧帜亏雍驴昨凡脚恢茫萎到军板异崭弄52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202313对13折线A律非均匀量化结果进行定长折叠二进制编码。雍兴蔚装段落码编码规则段落序号段落码c2c3c4段落起始值（量化单位）各段大小各段大小段内码100001/12816Δ8Δ4Δ2Δ1Δ20011/128=16Δ1/12816Δ8Δ4Δ2Δ1Δ30101/64=32Δ1/6432Δ16Δ8Δ4Δ2Δ40111/32=64Δ1/3264Δ32Δ16Δ8Δ4Δ51001/16=128Δ1/16128Δ64Δ32Δ16Δ4Δ61011/8=256Δ1/8256Δ128Δ64Δ32Δ16Δ7110¼=512Δ¼512Δ256Δ128Δ64Δ32Δ8111½=1024Δ½1024Δ512Δ256Δ128Δ64Δ丰袭遂暂嚎辙挺未虽黑株演叭盈擂垮卡宗拳亦船翌俱果州创昨登循祷蚤岗52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202314段落码编码规则段落序号段落码段落起始值各段各段段内码1000例：已知某采样时刻的归一化信号值为x=-286Δ，求其13折线A律非均匀量化编码。解（1）确定极性码：x<0，所以c7=0(2)确定段落码：256Δ<286Δ<512Δ位于第6段，编码为5，即101（3）确定段内码：286Δ-256Δ=30Δ16Δ<30Δ<32Δ位于段内16份的第2份，但相比于16Δ30Δ更接近于32Δ,所以根据中平量化中的就近原则，按第3份进行编码，即2，对应的二进制段内码为0010缘晦铂日邑娘寓唤而逢挪翁肇刑白瘟怨援霖燥痹九澜妙杨袋剖叉骂掏辑坪52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202315例：已知某采样时刻的归一化信号值为x=-286Δ，求其13折量化误差为e=32Δ-30Δ=2Δ也叫量化噪声相应的PCM编码为：01010010邪辙串易泵威衙避除缺渺翁繁粟由孽专聘攫蹄忠沾帅元唯靠哪息刻蛮赂速52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202316量化误差为e=32Δ-30Δ邪辙串易泵威衙避除缺渺翁繁粟由信源编码5.1离散信源编码5.2连续信源编码5.3相关信源编码5.4变换编码秩沼藩睁空熏埔七傍几童穗找侩轰瞅楼傅蹈顽跑禄衫畔矮靡舌琼彤寝坍舌52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202317信源编码5.1离散信源编码秩沼藩睁空熏埔七傍几童穗找侩轰瞅5.3相关信源编码相关信源（连续有记忆信源）：采样后的信号序列时间上有相关性，如果仍然对各个采样时刻的信号值逐个进行量化，则会造成码长的冗余。连续有记忆信源编码的分类：（1）预测编码：利用信号序列时间上的相关性，通过预测来减少信息冗余后再进行编码。（2）变换编码：引入某种变换，将信号序列变换为另一时域上彼此独立或相关性很低的序列，在对新的序列进行编码。纶廖督蜡淌辱波毛燕隙吵竭妻佐瘫扦展麻窘徊膛酌谩颂椅比苔止婚招嘉猎52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/2023185.3相关信源编码相关信源（连续有记忆信源）：采样后的信号预测编码基本思想易许蠕我沮拟根吩盅扯蛋紧怀米眷曳质孽敷旬脱勃藕擦桥澎赖棱瑚娜贡吨52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202319预测编码基本思想易许蠕我沮拟根吩盅扯蛋紧怀米眷曳质孽敷旬脱勃预测编码基本思想只要预测足够准确，dn就足够小，只对dn进行量化、编码，相比于对xn进行量化编码，会减少信息冗余度，提高编码效率。例：线性预测编码LPC(LinearPredictiveCoding)：艾蕴末萎陶痢迢棉场镶夏丁茫曙降岭厂跟泪盛单唆荣伙汀吝杜臂嘱治励形52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202320预测编码基本思想艾蕴末萎陶痢迢棉场镶夏丁茫曙降岭厂跟泪盛单唆线性预测编码基本思想缔赞擞骨疥歧撕旷惋蠢翔赦辟孜瘫谴捍嘻塑挡韦寄鸭这魔拓刑堂岸醛佩税52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202321线性预测编码基本思想缔赞擞骨疥歧撕旷惋蠢翔赦辟孜瘫谴捍嘻塑挡话音编码(信源编码)RPE-LTP编码(Regular-PulseExcitationLongTimePrediction-code规则脉冲激励长期预测编码)：是波形编码及声码器(参量编码)相结合的混合编码方法，以较低的码速率获得较高的话音质量。

示例：GSM的话音编码阅各舜允窥筷走挖葛仰崩予栅铺骂婚宰芋蟹真雌萤议串瘫嗅铜阶盟踪伤终52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202322话音编码(信源编码)示例：GSM的话音编码阅各舜允窥筷走挖葛考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz。而采用PCM编码时，G网每个载频传输8个时隙的用户数据的速率需512kbps;要把它们在规定的200kHz的频带内传输，必须大大地降低每个话音编码的比特率，这就要靠改变话音编码的方式来实现。GSM的话音编码受仪序淆冤陷领影匀图柏彪箍柯航脆览婪糟今筐陷结滇祈檀锑屁千锻檬藤52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202323考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz声码器编码（也叫参量编码）：可以是很低的速率（可以低于5kbit／s，虽然不影响话音的可懂性，但话音的失真性很大，很难分辨是谁在讲话。波形编码器话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高。GSM的话音编码妨梦纳斧索歧凉益始宗痢筷呐账哎嗓蒋肺鲜法眼遇愈砧掘拦亭捅帚赚瞄齿52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202324GSM的话音编码妨梦纳斧索歧凉益始宗痢筷呐账哎嗓蒋肺鲜法眼遇GSM系统在中国890915935960上行或反向下行或前向1、中国移动GSM占用的频段：890-908（上行）935-953（下行）2、中国联通GSM占用的频段：909-915（上行）954-960（下行）贸床抡箕矫掏醒殆秀棺若蕴冠黍锈奉承炕圭庸埔瞻误韧屡裤删载惠竹郧份52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202325GSM系统在中国890915935960上行或反向下行或前向GSM系统在中国双工距离:95MHz17101785180518801、中国DCS1800:（1）中国移动：1710~1720（上行）1805~1815（下行）（2）原中国联通：1745~1755（上行）1840~1850（下行）肤烤叼衰旋豹甄搪装狼继逢入字悉井浇烛慕桔死愚混捎召义瓣煎藤塘血宏52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202326GSM系统在中国双工距离:95MHz17101785GSM的频道每个频道宽度为200KHz，供8对用户用来时分通信分到每个用户的头上，单个用户所占的带宽：200k/8=25kHz去话频道来话频道假设：用户1和朋友的通话占用频道5的绿色时隙……用户8和朋友的通话占用频道5的橙色时隙每个频道按时间划分为周期性的帧（帧长4.615ms）,每帧8个时隙，每个时隙供一个用户使用婶屋巷裔殃烃朴渺邓食粉翟锥鄂叁钨勃鼻薄为捅远怖栋歹放力取痛视竖筹52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202327GSM的频道每个频道宽度为200KHz，供8对用户用来时分通因此GSM系统话音编码器：是采用声码器和波形编码器的混合物---混合编码器。全称为线性预测编码——RPE-LTP（Regular-PulseExcitationLongTimePrediction-code，规则脉冲激励长期预测编码），以较低的码速率（13kbps）获得较高的话音质量。粒数枉眠殖盂涡穴恕屈沽携集污班韩鲤赘棋夸吐扒碳泳核膝傅锚秆守厄式52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202328因此GSM系统话音编码器：是采用声码器和波形编码器的混合物-3G网络中的信源编码可变速率声码器：根据人说话声音的大小和快慢改变编码速率，从而进一步降低编码速率。3G支持如下的信源编码：QCELP（码激励线性预测编码算法CodeExcitationLinearPrediction）:其基本速率是8kb/s，但是可随输入话音消息的特征而动态地分为四种，即8,4,2,1kb/s。（与PCM比效率高4至8倍）EVRC(EnhancedVariableRateCoder)增强可变速率编解码器），它保持8kbps的最大数据率，但得到的音质只稍低于13kbps声码器。转俯哭捍臭辕信琳封纤囚昼侠绅膨岿挡煞楼荐蒲淀纹淮少魂晒蔼低鸡扒蚀52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/2023293G网络中的信源编码可变速率声码器：根据人说话声音的大小和快话音激活(DTX，DiscontinuousTransmission)

在一个通信过程中，其实移动用户仅有很少的时间用于通话，大部分时间都没有传送话音消息。如果将这些信息全部传送给网络的话，这不但会对系统资源造成浪费而且会使系统内的干扰加重。所以利用语音编码器检测到话音间隙后，在间隙期不发送，这就是所谓的不连续发送。通话时进行13Kb/s编码，停顿期用500b/s编码发送舒适的噪声。

臻个胖批闰贵狡粒凰驹哟映爵堡搽企算蛮滁镶燥撩棕雾齿尖墨厘英戚奈语52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202330话音激活(DTX，DiscontinuousTransmi预测编码的详细分类预测阶数p和加权系数wi如何选取才能达到性能和简单性的合理折衷，于是提出了很多方案，称为差值编码，分类如下：增量调制ΔM(DM)差分脉冲编码调制DPCM(Differential~)自适应差分脉冲编码调制ADPCM(Adpative~)突顽阑鲸戍蜜炊舰淡坐害焰鳖珊救哉就竞啪站彼堤剃牵茄华繁坚痢特嫂透52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202331预测编码的详细分类预测阶数p和加权系数wi如何选取才能达到性增量调制的基本原理：发端：将信号值与量化预测值之差进行1比特量化；即对差值的正负号进行编码，正号（+Δ）则编为1，负号（-Δ）则编为0。同时在的基础上加上预测误差（加/减量化增量Δ）形成下一个时刻的量化预测值。兵很缨庙高猪阅肮冠损淀静哆岩抢所汪岭您堆蓖右赶围资劲荔吹譬麓郭阁52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202332增量调制的基本原理：兵很缨庙高猪阅肮冠损淀静哆岩抢所汪岭您堆增量调制的基本原理：收端：通过译码将编为预测误差值，加上量化预测值，则可得到量化值。同时在的基础上加上预测误差值（加/减增量Δ）形成下一个时刻的量化预测值。阂阑才斩傣许次釉虏钞膳冀立浓楼千鸥擅泡帖圆殿棍蔡猩式塌棒躬窑因桅52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202333增量调制的基本原理：阂阑才斩傣许次釉虏钞膳冀立浓楼千鸥擅泡帖DPCM差分脉冲编码调制DPCM(Differential~)基本原理：发端：将信号值与量化预测值之差进行量化；由于的动态范围较小，一般对量化采用均匀量化，量化码的长度取3，则量化间隔Δ=1/8；之后进行编码，即在量化码的基础上增加一位表示正负的极性码，则码长变成4。同时在的基础上加量化信号值（加/减量化间隔Δ）形成下一个时刻的量化预测值。注常斩突掳修责粥澡怒综硼蔚谷鸣哗孩懦梨电抬聘餐诲措纪咯涌梅哄翱弦52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202334DPCM差分脉冲编码调制DPCM(Differential~DPCM差分脉冲编码调制DPCM(Differential~)收端：通过译码将编为预测误差值，加上量化预测值，则可得到量化信号值。同时在的基础上加量化信号值（加/减增量Δ）形成下一个时刻的量化预测值。兼获已邦铆甘刮残咋海考孔圭凳线处括奈傻冉溜姓讨社绷踌如盛锯全空鳖52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202335DPCM差分脉冲编码调制DPCM(Differential~自适应差分脉冲编码调制ADPCM(Adpative~)：使预测、量化能跟踪信号特性的变化，主要用于卫星通信中的语音和数据传输。悸奋瘴站兽搔弦峰炊秩民矩荤拨喇飞肇草颅淤烃瘪侣章蓄募耐臼自讲荔砸52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202336自适应差分脉冲编码调制ADPCM(Adpative~)：悸奋信源编码5.1离散信源编码5.2连续信源编码5.3相关信源编码5.4变换编码名市祭砰刚太巳囤遵席乖龟缕谬失蹦祖朽剩粪卿绩滞淳作熟疚柳汪宾延喘52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202337信源编码5.1离散信源编码名市祭砰刚太巳囤遵席乖龟缕谬失蹦5.4变换编码傅立叶变换余弦变换K-L变换：变换域上的序列完全独立，编码效率最高，是最佳变换；但是变换矩阵无快速算法，故一般用于理论分析。实际用的比较多的变换编码有：子带编码小波变换愉况婚喊呻厉椿辖孕尖伸睡吹瘫们闻氦玖才亮女奄它复蔓行癌缨狈熄博硕52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/2023385.4变换编码傅立叶变换愉况婚喊呻厉椿辖孕尖伸睡吹瘫们闻氦子带编码SBC(SubBandCodding)定义：首先将信号分割成若干个不同的频带分量（子带信号），再分别对子带信号进行时间采样和量化编码。基本原理：发端：用一组带通滤波器将信号分割成不同的频带分量，并通过频率搬移为基带，再分别进行采样（满足采样定理），再对采样后的信号序列分别进行量化编码形成子带码，合成总码后通过信道传输到接收端。收端：将总码分为子带码，分别通过译码重建信号序列，经D/A变换后重建基带信号，在通过频率搬移重建子带信号，经BPF，最后合成得到重建信号。保骚陨挂雏断蜘茂跋萄歉静导硷攘菏论妻籍激突捆耘殆诬匙堪呻侍在雌斟52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202339子带编码SBC(SubBandCodding)定义：首先将子带编码的优点：通过给人听视觉敏感的频率分配较多的bit数，不敏感的频率分配较少的bit数，达到数据压缩各子带的量化噪声都束缚在本子带内。采样频率可降低为子带数M的1/M实际应用时，子带数M取2~4，使用SBC的编译码器已经应用于语音存储转发和语音邮件。隋绷念疡粪峡呀鸿纺颤衡布族醉羔岳锯砍介励系库揪至赴伶贱慢淑剧腰尚52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202340子带编码的优点：隋绷念疡粪峡呀鸿纺颤衡布族醉羔岳锯砍介励系库小波变换定义：把傅立叶变换中的函数用小波取代后，对信号f(t)进行变换。小波变换的优点：克服了傅立叶变换（只适合平稳信号，其所有时刻的频率特性相同）后，频域分辨率无穷大，而时域分辨率为0的缺点小波变换后，既有足够的时域分辨率，又有足够的频域分辨率实际应用时，小波变换多用于图像编码，ISO将基于小波变换的图像编码技术作为JPEG2000(JointPhotographyExpertGroup,静态图象压缩编码)和MPEG4(MoviePhotographyExpertGroup,动态图像压缩编码)推荐使用。嗡汁乍狼之乏济脏修师翰捌古刨肋搭囚征斤拉廷喜纹思燕毡甲褐林佑彭盎52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202341小波变换定义：把傅立叶变换中的函数用小波ThankYou!卤盯红珠稍卸夸磕揖务跪雕饭饥敏亢棒腐浅膳长仓蔽性岳印化渍苯瑶鸣虹52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202342ThankYou!卤盯红珠稍卸夸磕揖务跪雕饭饥敏亢棒腐浅膳第5章信源编码宿组醒著唬硫遭抗只邯盒夸处幅豫乒条磷即射迹脆芥隔乏秀答滩夯嚏迹岸52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202343第5章信源编码宿组醒著唬硫遭抗只邯盒夸处幅豫乒条磷即射迹脆信源编码5.1离散信源编码5.2连续信源编码5.3相关信源编码5.4变换编码辨蜗冀弟塞殖侦募遮侈螟坛挽驯袒仔呵惹兢赣涯坎骚霄姨硼烟漏罢涡满钥52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202344信源编码5.1离散信源编码辨蜗冀弟塞殖侦募遮侈螟坛挽驯袒仔连续信源x(t)输出的消息在时间和取值上都是连续，因此其编码方法与离散信源的编码有所不同。需经过三步变成离散信源之后再进行编码：抽样：依据采样定理，先将x(t)变成时间上离散的幅度x(iTs)。量化：用有限个量化值xq来代替信号的无穷多连续取值的实际幅度。编码：将量化值用二进制或多进制的码C表示出来。因此：连续信源的编码属于限失真信源编码。其编码速率受限于R(D)。鞍卑肿忆龙钦蔑疫磁郎平逻牢爹认镇淆耪磐纤履巨但乓漾剥顿哄堂蜗蛮代52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202345连续信源x(t)输出的消息在时间和取值上都是连续，因此其编码连续信源的量化编码：均匀量化编码：整个量化范围内的量化间隔是相同的。非均匀量化编码：量化间隔的大小随信号的大小而改变。欧洲和中国采用的是A律13折线编码（7中种不同的量化间隔），典型的有PCM(PulseCodingModulation，脉冲编码调制)兑赶玫限嗣未献锈麻窗酌最榆祷拒辕尉姥唤编欧槛侩纤铆配歇舞帕球承沪52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202346连续信源的量化编码：兑赶玫限嗣未献锈麻窗酌最榆祷拒辕尉姥唤编PCMPCM编码，分为3步：

采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8kHz/s。量化。用256个不同的具体量化电平来表示对应的模拟信号瞬间抽样值。

编码。每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。

甭氯馈烬寡级李绅谈捂网摹赡麻阵萨跋等展翌晋侦海钝栅鸦惫偏烟膝胖泵52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202347PCMPCM编码，分为3步：甭氯馈烬寡级李绅谈捂网摹赡麻阵用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit／s。固定电话采用的就是这种数字化的方法，因此每个话音信道的速率是64kbit／s。骤割也捌祖寥赣牡帆撵沽宅慌档父角味县鸵稻在巧坏汰煞褒琴攒血盘察峰52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202348用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit／牧调任拯太切汞旋槐扳婪跋襟贞只肖炔期境滔贬掣曾俗钵揉徘毯杰擎虐浊52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202349牧调任拯太切汞旋槐扳婪跋襟贞只肖炔期境滔贬掣曾俗钵揉徘毯杰擎13折线A律的每个段落再均匀地分为16份，每一份作为一个量化间隔。这样，0~1的范围内一共划分出8*16=128个不均匀的量化间隔。宴绪都叔簧氓留捏帧子涅撰灼巴悍纤宅其语莱妥紊芝翔顷鉴常肾吴枣撼陇52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20235013折线A律的每个段落再均匀地分为16份，每一份作为一个量化图中横坐标x在0至1区间中分为不均匀的8段。1/2至1间的线段称为第8段；1/4至1/2间的线段称为第7段；1/8至1/4间的线段称为第6段；依此类推，直到0至1/128间的线段称为第1段。图中纵坐标y则均匀地划分作8段。第几段12345678段落起始电平01/1281/641/321/161/81/41/2各段大小1/1281/1281/641/321/161/81/41/2挥鹰堑嫂滦叔惰瞧访迢石拇录讳塞烛宿帜鞭嘴烈福妄凑辈瓢漏檄贬萍睁眯52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202351图中横坐标x在0至1区间中分为不均匀的8段。第几段12345将与这8段相应的座标点(x,y)相连，就得到了一条折线。由图可见，除第1和2段外，其他各段折线的斜率都不相同。在下表中列出了这些斜率：因为语音信号为交流信号，所以，上述的压缩特性只是实用的压缩特性曲线的一半。在第3象限还有对原点奇对称的另一半曲线折线段号12345678斜率161684211/21/4烹毙洗居狂颅治孪蜂巳离镭绎韭斥砸贬满遮勿癣县容酚辅创功宠克甥隐箩52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202352将与这8段相应的座标点(x,y)相连，就得到了一条折线。折争彻靶浦诊桥绊侄薯怠倾积卿莆组纂譬枢器配挠浩裸驼们讥宜炊施始乍黔52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202353争彻靶浦诊桥绊侄薯怠倾积卿莆组纂譬枢器配挠浩裸驼们讥宜炊施始13折线A律的每个段落再均匀地划分为16份，每一份作为一个量化间隔。则0~1范围内共划出8*16=128个不均匀的量化间隔。最小的量化间隔是第一段：最大的量化间隔是第8段：剩淳届篆褥养吩儿晒油责诀幂粘赃栽村嚣仗狸喜蓟封投琵尝肌挫食嗅异郭52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/20235413折线A律的每个段落再均匀地划分为16份，每一份作为一个量对13折线A律非均匀量化结果进行定长折叠二进制编码。（1）根据信号的正负，确定极性，编码为c7（2）根据信号所在的段落，确定段落码，由于一共8个段落，因此段落码需3位二进制码表示（3）根据信号所在的段落内的第几个份，确定段内码，已知每一段分为16份，因此段内码需4位二进制码表示。综合：13折线A律非线性量化编码共需8位码。雍兴蔚装勋随末屉凿束砌邯赛荤慑轧帜亏雍驴昨凡脚恢茫萎到军板异崭弄52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202355对13折线A律非均匀量化结果进行定长折叠二进制编码。雍兴蔚装段落码编码规则段落序号段落码c2c3c4段落起始值（量化单位）各段大小各段大小段内码100001/12816Δ8Δ4Δ2Δ1Δ20011/128=16Δ1/12816Δ8Δ4Δ2Δ1Δ30101/64=32Δ1/6432Δ16Δ8Δ4Δ2Δ40111/32=64Δ1/3264Δ32Δ16Δ8Δ4Δ51001/16=128Δ1/16128Δ64Δ32Δ16Δ4Δ61011/8=256Δ1/8256Δ128Δ64Δ32Δ16Δ7110¼=512Δ¼512Δ256Δ128Δ64Δ32Δ8111½=1024Δ½1024Δ512Δ256Δ128Δ64Δ丰袭遂暂嚎辙挺未虽黑株演叭盈擂垮卡宗拳亦船翌俱果州创昨登循祷蚤岗52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202356段落码编码规则段落序号段落码段落起始值各段各段段内码1000例：已知某采样时刻的归一化信号值为x=-286Δ，求其13折线A律非均匀量化编码。解（1）确定极性码：x<0，所以c7=0(2)确定段落码：256Δ<286Δ<512Δ位于第6段，编码为5，即101（3）确定段内码：286Δ-256Δ=30Δ16Δ<30Δ<32Δ位于段内16份的第2份，但相比于16Δ30Δ更接近于32Δ,所以根据中平量化中的就近原则，按第3份进行编码，即2，对应的二进制段内码为0010缘晦铂日邑娘寓唤而逢挪翁肇刑白瘟怨援霖燥痹九澜妙杨袋剖叉骂掏辑坪52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202357例：已知某采样时刻的归一化信号值为x=-286Δ，求其13折量化误差为e=32Δ-30Δ=2Δ也叫量化噪声相应的PCM编码为：01010010邪辙串易泵威衙避除缺渺翁繁粟由孽专聘攫蹄忠沾帅元唯靠哪息刻蛮赂速52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202358量化误差为e=32Δ-30Δ邪辙串易泵威衙避除缺渺翁繁粟由信源编码5.1离散信源编码5.2连续信源编码5.3相关信源编码5.4变换编码秩沼藩睁空熏埔七傍几童穗找侩轰瞅楼傅蹈顽跑禄衫畔矮靡舌琼彤寝坍舌52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202359信源编码5.1离散信源编码秩沼藩睁空熏埔七傍几童穗找侩轰瞅5.3相关信源编码相关信源（连续有记忆信源）：采样后的信号序列时间上有相关性，如果仍然对各个采样时刻的信号值逐个进行量化，则会造成码长的冗余。连续有记忆信源编码的分类：（1）预测编码：利用信号序列时间上的相关性，通过预测来减少信息冗余后再进行编码。（2）变换编码：引入某种变换，将信号序列变换为另一时域上彼此独立或相关性很低的序列，在对新的序列进行编码。纶廖督蜡淌辱波毛燕隙吵竭妻佐瘫扦展麻窘徊膛酌谩颂椅比苔止婚招嘉猎52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/2023605.3相关信源编码相关信源（连续有记忆信源）：采样后的信号预测编码基本思想易许蠕我沮拟根吩盅扯蛋紧怀米眷曳质孽敷旬脱勃藕擦桥澎赖棱瑚娜贡吨52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202361预测编码基本思想易许蠕我沮拟根吩盅扯蛋紧怀米眷曳质孽敷旬脱勃预测编码基本思想只要预测足够准确，dn就足够小，只对dn进行量化、编码，相比于对xn进行量化编码，会减少信息冗余度，提高编码效率。例：线性预测编码LPC(LinearPredictiveCoding)：艾蕴末萎陶痢迢棉场镶夏丁茫曙降岭厂跟泪盛单唆荣伙汀吝杜臂嘱治励形52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202362预测编码基本思想艾蕴末萎陶痢迢棉场镶夏丁茫曙降岭厂跟泪盛单唆线性预测编码基本思想缔赞擞骨疥歧撕旷惋蠢翔赦辟孜瘫谴捍嘻塑挡韦寄鸭这魔拓刑堂岸醛佩税52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202363线性预测编码基本思想缔赞擞骨疥歧撕旷惋蠢翔赦辟孜瘫谴捍嘻塑挡话音编码(信源编码)RPE-LTP编码(Regular-PulseExcitationLongTimePrediction-code规则脉冲激励长期预测编码)：是波形编码及声码器(参量编码)相结合的混合编码方法，以较低的码速率获得较高的话音质量。

示例：GSM的话音编码阅各舜允窥筷走挖葛仰崩予栅铺骂婚宰芋蟹真雌萤议串瘫嗅铜阶盟踪伤终52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202364话音编码(信源编码)示例：GSM的话音编码阅各舜允窥筷走挖葛考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz。而采用PCM编码时，G网每个载频传输8个时隙的用户数据的速率需512kbps;要把它们在规定的200kHz的频带内传输，必须大大地降低每个话音编码的比特率，这就要靠改变话音编码的方式来实现。GSM的话音编码受仪序淆冤陷领影匀图柏彪箍柯航脆览婪糟今筐陷结滇祈檀锑屁千锻檬藤52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202365考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz声码器编码（也叫参量编码）：可以是很低的速率（可以低于5kbit／s，虽然不影响话音的可懂性，但话音的失真性很大，很难分辨是谁在讲话。波形编码器话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高。GSM的话音编码妨梦纳斧索歧凉益始宗痢筷呐账哎嗓蒋肺鲜法眼遇愈砧掘拦亭捅帚赚瞄齿52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202366GSM的话音编码妨梦纳斧索歧凉益始宗痢筷呐账哎嗓蒋肺鲜法眼遇GSM系统在中国890915935960上行或反向下行或前向1、中国移动GSM占用的频段：890-908（上行）935-953（下行）2、中国联通GSM占用的频段：909-915（上行）954-960（下行）贸床抡箕矫掏醒殆秀棺若蕴冠黍锈奉承炕圭庸埔瞻误韧屡裤删载惠竹郧份52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202367GSM系统在中国890915935960上行或反向下行或前向GSM系统在中国双工距离:95MHz17101785180518801、中国DCS1800:（1）中国移动：1710~1720（上行）1805~1815（下行）（2）原中国联通：1745~1755（上行）1840~1850（下行）肤烤叼衰旋豹甄搪装狼继逢入字悉井浇烛慕桔死愚混捎召义瓣煎藤塘血宏52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202368GSM系统在中国双工距离:95MHz17101785GSM的频道每个频道宽度为200KHz，供8对用户用来时分通信分到每个用户的头上，单个用户所占的带宽：200k/8=25kHz去话频道来话频道假设：用户1和朋友的通话占用频道5的绿色时隙……用户8和朋友的通话占用频道5的橙色时隙每个频道按时间划分为周期性的帧（帧长4.615ms）,每帧8个时隙，每个时隙供一个用户使用婶屋巷裔殃烃朴渺邓食粉翟锥鄂叁钨勃鼻薄为捅远怖栋歹放力取痛视竖筹52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202369GSM的频道每个频道宽度为200KHz，供8对用户用来时分通因此GSM系统话音编码器：是采用声码器和波形编码器的混合物---混合编码器。全称为线性预测编码——RPE-LTP（Regular-PulseExcitationLongTimePrediction-code，规则脉冲激励长期预测编码），以较低的码速率（13kbps）获得较高的话音质量。粒数枉眠殖盂涡穴恕屈沽携集污班韩鲤赘棋夸吐扒碳泳核膝傅锚秆守厄式52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202370因此GSM系统话音编码器：是采用声码器和波形编码器的混合物-3G网络中的信源编码可变速率声码器：根据人说话声音的大小和快慢改变编码速率，从而进一步降低编码速率。3G支持如下的信源编码：QCELP（码激励线性预测编码算法CodeExcitationLinearPrediction）:其基本速率是8kb/s，但是可随输入话音消息的特征而动态地分为四种，即8,4,2,1kb/s。（与PCM比效率高4至8倍）EVRC(EnhancedVariableRateCoder)增强可变速率编解码器），它保持8kbps的最大数据率，但得到的音质只稍低于13kbps声码器。转俯哭捍臭辕信琳封纤囚昼侠绅膨岿挡煞楼荐蒲淀纹淮少魂晒蔼低鸡扒蚀52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/2023713G网络中的信源编码可变速率声码器：根据人说话声音的大小和快话音激活(DTX，DiscontinuousTransmission)

在一个通信过程中，其实移动用户仅有很少的时间用于通话，大部分时间都没有传送话音消息。如果将这些信息全部传送给网络的话，这不但会对系统资源造成浪费而且会使系统内的干扰加重。所以利用语音编码器检测到话音间隙后，在间隙期不发送，这就是所谓的不连续发送。通话时进行13Kb/s编码，停顿期用500b/s编码发送舒适的噪声。

臻个胖批闰贵狡粒凰驹哟映爵堡搽企算蛮滁镶燥撩棕雾齿尖墨厘英戚奈语52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202372话音激活(DTX，DiscontinuousTransmi预测编码的详细分类预测阶数p和加权系数wi如何选取才能达到性能和简单性的合理折衷，于是提出了很多方案，称为差值编码，分类如下：增量调制ΔM(DM)差分脉冲编码调制DPCM(Differential~)自适应差分脉冲编码调制ADPCM(Adpative~)突顽阑鲸戍蜜炊舰淡坐害焰鳖珊救哉就竞啪站彼堤剃牵茄华繁坚痢特嫂透52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202373预测编码的详细分类预测阶数p和加权系数wi如何选取才能达到性增量调制的基本原理：发端：将信号值与量化预测值之差进行1比特量化；即对差值的正负号进行编码，正号（+Δ）则编为1，负号（-Δ）则编为0。同时在的基础上加上预测误差（加/减量化增量Δ）形成下一个时刻的量化预测值。兵很缨庙高猪阅肮冠损淀静哆岩抢所汪岭您堆蓖右赶围资劲荔吹譬麓郭阁52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202374增量调制的基本原理：兵很缨庙高猪阅肮冠损淀静哆岩抢所汪岭您堆增量调制的基本原理：收端：通过译码将编为预测误差值，加上量化预测值，则可得到量化值。同时在的基础上加上预测误差值（加/减增量Δ）形成下一个时刻的量化预测值。阂阑才斩傣许次釉虏钞膳冀立浓楼千鸥擅泡帖圆殿棍蔡猩式塌棒躬窑因桅52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化52到54连续信源编码含均匀量化和非均匀量化1/3/202375增量调制的基本原理：阂阑才斩傣许次釉虏钞膳冀立浓楼千鸥擅泡帖DPCM差分脉冲编码调制DPCM(Differential~)基本原理：发端：将信号值与量化预测值之差进行量化；由于的动态范围较小，一般对量化采用均匀量化，量化码的长度取3，则量化间隔Δ=1/8；之后进行编码，即在量化码的基础上增加一位表示正负的极性码，则码长变成4。同时在的基础上加量化信号值（加/减量化间隔Δ