音响技术与家庭影院(2)

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1、数据压缩音响技术及家庭影院（二）楼东武2009-09-27话音波形的特性发出的话音分成三种类型：浊音(voicedsounds)，清音(unvoicedsounds)和爆破音(plosivesounds)。PCM的概念脉冲编码调制(pulsecodemodulation，PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。PCM的编码原理比较直观和简单。在这个编码框图中，它的输入是模拟声音信号，它的输出是PCM样本。图中的“防失真滤波器”是一个低通滤波器，用来滤除声音频带以外的信号；“波形编码器”可暂时理解为“采样

2、器”均匀量化非均匀量化PCM在通信中的应用(1)频分多路复用(frequency-divisionmultiplexing，FDM)(2)时分多路复用(time-divisionmultiplexing，TDM)增量调制与自适应增量调制增量调制也称△调制(deltamodulation，DM)，它是一种预测编码技术，是PCM编码的一种变形。PCM是对每个采样信号的整个幅度进行量化编码，因此它具有对任意波形进行编码的能力；DM是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”这两种可能的取值之一。斜率过载,粒状噪声压缩的原因数据压缩其实类似于美眉们的瘦

3、身运动，不外有两大功用。第一，可以节省空间。拿瘦身美眉来说，要是八个美眉可以挤进一辆出租车里，那该有多省钱啊！第二，可以减少对带宽的占用。注：本课程部分内容取自网络上的王苯苯压缩史，在此对作者表示感谢压缩举例最古老的压缩之一“班马”“斑马”????班固和司马迁崇尚简约的风俗一直延续到了今天的Internet时代:最现代的压缩语言BSBBSATMATM(AutomatedTellerMachine)ATM意即异步传输模式（asynchronoustransfermode)数据压缩的起源----概率的认识当我们对文字信息进行编码时，如果为出现概率较高的字母赋予较短的编码，为出现概

4、率较低的字母赋予较长的编码，总的编码长度就能缩短不少。著名的Morse电码就已经成功地实践了这一准则。在Morse码表中，每个字母都对应于一个唯一的点划组合，出现概率最高的字母e被编码为一个点“.”，而出现概率较低的字母z则被编码为“--..”。显然，这可以有效缩短最终的电码长度。信息论之父C.E.Shannon第一次用数学语言阐明了概率与信息冗余度的关系。在1948年发表的论文“通信的数学理论（AMathematicalTheoryofCommunication）”中，Shannon指出，任何信息都存在冗余，冗余大小与信息中每个符号（数字、字母或单词）的出现概率或者说不确定性

5、有关。信息熵Shannon借鉴了热力学的概念，把信息中排除了冗余后的平均信息量称为“信息熵”，并给出了计算信息熵的数学表达式。这篇伟大的论文后来被誉为信息论的开山之作，信息熵也奠定了所有数据压缩算法的理论基础。从本质上讲，数据压缩的目的就是要消除信息中的冗余，而信息熵及相关的定理恰恰用数学手段精确地描述了信息冗余的程度。利用信息熵公式，人们可以计算出信息编码的极限，即在一定的概率模型下，无损压缩的编码长度不可能小于信息熵公式给出的结果。D.A.Huffman于1952年第一次发表了他的论文“最小冗余度代码的构造方法”(AMethodfortheConstructionofMin

6、imumRedundancyCodes)。从此，数据压缩开始在商业程序中实现并被应用在许多技术领域。在数据压缩领域，Huffman的这一论文事实上开创了数据压缩技术一个值得回忆的时代，60年代、70年代乃至80年代的早期，数据压缩领域几乎一直被Huffman编码及其分支所垄断。（MIT的学生）算术编码80年代，数学家们不满足于Huffman编码中的某些致命弱点，他们从新的角度入手，遵循Huffman编码的主导思想，设计出另一种更为精确，更能接近信息论中“熵”极限的编码方法——算术编码。凭借算术编码的精妙设计和卓越表现，算术编码人们终于可以向着数据压缩的极限前进了。可以证明，算术

7、编码得到的压缩效果可以最大地减小信息的冗余度，用最少量的符号精确表达原始信息内容。当然，算术编码同时也给程序员和计算机带来了新的挑战：要实现和运行算术编码，需要更为艰苦的编程劳动和更加快速的计算机系统。也就是说，在同样的计算机系统上，算术编码虽然可以得到最好的压缩效果，但却要消耗也许几十倍的计算时间。这就是为什么算术编码不能在我们日常使用的压缩工具中实现的主要原因。LZ算法直到1977年，数据压缩的研究工作主要集中于熵、字符和单词频率以及统计模型等方面，研究者们一直在绞尽脑汁为使用Huffm