多媒体技术基础第版数字声音编码

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1、多媒体技术基础(第3版)第3章数字声音编码林福宗清华大学计算机科学与技术系linfz@mail.tsinghua.edu.cn2008年9月第3章数字声音编码目录3.1声音简介3.1.1声音是什么3.1.2声音的频率范围3.2声音信号数字化3.2.1从模拟过渡到数字3.2.2模拟信号与数字信号3.2.3声音信号数字化3.2.4声音质量与数据率3.3声音质量的MOS评分标准3.4脉冲编码调制(PCM)3.4.1PCM的概念3.4.2均匀量化3.4.3非均匀量化3.5PCM在通信中的应用3.5.1频分多路复用3.5.2时分多

2、路复用3.5.3数字通信线路的数据传输率3.6增量调制与自适应增量调制3.6.1增量调制(DM)3.6.2自适应增量调制(ADM)3.7自适应差分脉冲编码调制3.7.1自适应脉冲编码调制(APCM)的概念3.7.2差分脉冲编码调制(DPCM)的概念3.7.3自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)3.7.4G.726ADPCM编译码器3.8G.722SB-ADPCM编译码器3.8.1子带编码(SBC)3.8.2子带-自适应差分脉冲编码调制(SB-ADPCM)3.9线性预测编码(LPC)的概念3.10GSM声音简介3.11话音

3、编码标准摘要3.11.1编码算法的性能3.11.2话音编码标准参考文献和站点2第3章数字声音编码3.1声音简介声音是什么声音是听觉器官对声波的感知，而声波是通过空气或其他媒体传播的连续振动声音的强弱体现在声波压力的大小上，音调的高低体现在声音的频率上声音用电表示时，声音信号在时间和幅度上都是连续的模拟信号，如图3-1所示声波具有普通波所具有的特性，例如反射(reflection)、折射(refraction)和衍射(diffraction)等图3-1声音是一种连续的波3第3章数字声音编码3.1声音简介(续1)Audio是

4、什么Audio作名词——声音通常指频率在10Hz和20000Hz范围里的声音Thepartoftelevisionormotion-pictureequipmentthathastodowithsoundThebroadcasting,reception,orreproductionofsoundAudiblesoundAsoundsignalAudio作修词——音频修饰或说明人的听觉系统可感知的频率(10～20000Hz)Relatingtofrequencieswithintherangeofperceptionby

5、thehumanear—fromabout15through20,000hertz(cyclespersecond).Oforrelatingtohumanlyaudiblesound.Oforrelatingtothebroadcastingorreceptionofsound.Oforrelatingtohigh-fidelitysoundreproduction4第3章数字声音编码3.1声音简介(续2)练习:如何翻译下面的术语audioondemand——音乐点播/声音点播digitalaudio——数字声音DVD

6、-audio——？streamingaudio——？audiostreaming——？MPEGaudio——？audiocompression——？声音的频率高保真声音(high-fidelityaudio):10~20000Hz声音(audio):20~20000Hz话音(speech):300~3000/3400Hz亚音/次音(subsonic):<20Hz超声(ultrasonic):>20000Hz5第3章数字声音编码3.2声音信号数字化数字化的概念采样和量化连续时间的离散化通过采样来实现，就是每隔相等的一段时间

7、采样一次，这种采样称为均匀采样(uniformsampling)连续幅度的离散化通过量化(quantization)来实现，就是把信号的强度划分成一小段一小段，如果幅度的划分是等间隔的，就称为线性量化，否则就称为非线性量化。图3-2表示了声音数字化的概念图3-2声音的采样和量化6第3章数字声音编码3.2声音信号数字化(续1)采样频率采样频率由根据奈奎斯特理论(Nyquisttheory)确定奈奎斯特理论指出，采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍，这样就能把以数字表达的声音还原成原来的声音，这叫做无损数字化(lossle

8、ssdigitization)假设被采样信号的最高频率为fmax，则采样定律可用公式表示为读者可这样来理解奈奎斯特理论声音信号可看成是由许多正弦波组成的，一个振幅为A、频率为f的正弦波至少需要两个采样样本表示，因此，如果一个信号中的最高频率为fmax,采样频率最低要选择2fmax。例如，话音信号的最高频率约为3.4k