03语音编码.ppt

1、第三章 语音编码,本章学习目标,了解话音编码概要,掌握脉冲编码调制（PCM）,了解PCM在通信中的应用,掌握几种常见编码调制的基本思想,1.1 语音编码概要,语音编码概要,背景：,随着数字电话和数据通信容量日益增长的迫切要求，而又不希望明星降低传送话音信号的质量，除了提高通信带宽之外，对话音信号进行压缩是提高通信容量的重要措施。,话音波形特性： 浊音、清音、爆破音、混合音,话音编译码器： 波形编译码器、音源编译码器、混合编译码,返回,1.1 语音编码概要,编码器,波形编译码器：不利用生成话音信号的任何知识而产生一种重构信号，波形与原始信号尽可能一致。质量高，数据率高。脉冲编码调制。,音源编译码

2、器：从话音波形信号中提取生成话音的参数，这些参数通过话音生成模型重构出话音。音质有待提高，数据率很低。,混合编译码：企图填补波形编译码器和音源编译码器之间的间隔。数据率和音质介于它们之间。,返回,防失真滤波器:滤除声音频带以外的信号 波形编码器:采样器 量化器:“量化阶大小/量化间隔”生成器,1.2 脉冲编码调制 pulse code modulation,PCM 概念,PCM:波形编译码器,它是概念上最简单、理论上最完善，最早研制成功、最广泛，数据量最大的编码系统。 输入：模拟声音信号输出：PCM样本,返回,what ? ( A/D conversion) methods ( 均匀量化，非均

3、匀量化 ) resolution ( 4,6,8,12,16 bits ) 量化位数决定了动态范围和噪声大小,1.2 脉冲编码调制 pulse code modulation,量化概念,返回,在非线性量化中,采样输入信号幅度和输出数据之间定义了两种对应关系 律压扩(北美、日本等地) -1 x 1 ; 100 500 律压扩(欧洲、中国大陆等地) 0 |x| 1/A 1/A|x| 1 1 x 1,1.2 脉冲编码调制 pulse code modulation,非均匀量化,返回,对于采样频率为8kHz，采样精度为13位、14位或16位的输入信号，使用律或A律压扩编码，经过PCM编码器之后每样本的

4、精度为8位，输出的数据率为64kb/s。why?,1.2 脉冲编码调制 pulse code modulation,1.2 脉冲编码调制 pulse code modulation,思考：P31,返回,频分多路复用(FDM_frequency division multiplexing ) 当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段内传送，各个频段之间不会相互影响，所以不同路的信号可以同时传送。,1.3 PCM在通信中的应用,频分、时分多路复用概念,时分多路复用(TDM_time div

5、ision multiplexing) 当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。,返回,1.3 PCM在通信中的应用,频分、时分示意图,返回,增量调制 一种预测编码技术，是PCM编码的一种变形对实际的采样信号与预测的采样信号之差的极性进行编码，将极性变成“0”和“1” 自适应增量调制 为使增量同调制器的量化阶能自适应，能根据输入信号斜率的变化自动调整量化阶的大小，以使斜率过载和粒度噪声都减到最小。 斜率过载：增大量化阶斜率

6、减小：降低量化阶,1.4 增量调制与自适应增量调制,增量、自适应增量调制概念,返回,自适应脉冲编码调制 (adaptive pulse code modulation APCM)： 根据输入信号幅度大小来改变量化阶大小的一种波形编码技术。（瞬时、音节自适应） 差分脉冲编码调制（DPCM） 根据过去样本去估算下一个样本信号的幅度大小，即预测值，然后对实际信号值与预测值之差进行量化编码 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 自适应改变量化阶的大小，即使用小的量化阶去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值； 使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。,1.4自适应差分脉冲编码调制,自适应差分脉冲编码调制概念,1.4 增量调制与自适应增量调制,返回,1.4 DPCM系统原理框图,DPCM原理框图,1.4 增量调制与自适应增量调制,返回,设有一个DPCM，其预测器的预测值为前一个采样值且假设输入信号已经量化，差值不再进行量化。若DPCM系统的输入为0 1 2 1 1 2 3 3 4 4 ，则编码过程如下： XN 0 1 2 1 1 2 3 3 4 4 XN 0 0 1 2 1 1 2 3 3 4 eN 0 1 1 -1 0 1 1 0 1 0 ,DPCM例子,1.4