《信源编码技术》PPT课件

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1、第五章信源编码技术信源编码理论是信息论中的重要组成部分，在本课程中则主要介绍信源编码的实现技术及其原理。5.1取样定理低通信号的均匀取样定理：截止频率为赫兹的低通带限信号，可由其在时间轴上以间隔（秒）的等间隔点上的取值唯一地确定。用图形表示即：(a)(c)(d)(e)0-2-0201低通信号的取样(b)带通信号的取样定理：如果模拟信号是带通信号，其频率限制在和之间，而且当时，则最低必须的取样速率为式中取的最大整数。一般情况下，取样速率满足如下关系PAM是脉冲载波序列的幅度随消息信号变化的一种调制方式除了脉冲振幅调制以外，还有脉冲相位调制（PPM）和脉冲宽度调制（

2、PDM）。PAM是脉冲编码调制（PCM）的基础。自然取样：脉冲信号的幅度（顶部）随信号的大小而自然变化平顶取样中取样信号的所有脉冲形状相同，但其幅度取决于瞬时取样值，如图5.2脉冲振幅调制（PAM）自然取样和平顶取样波形图(a)(b))-(a)(b)(c)自然取样信号及其频谱-(a)(b)(c)-(d)平顶取样信号及其频谱自然取样函数的频谱函数：经低通滤波后可直接恢复原信号平顶取样信号的频谱:经滤波校正后可得5.3量化定义：实际取样所得的PAM信号变换为取值域（振幅域）上离散值的过程叫作量化。均匀量化概念：均匀量化量化区间量化电平量化间隔信号的动态范围量化误差量

3、化噪声量化信噪比均匀量化后的信噪比：对于均匀分布的信号：非均匀量化利用压扩技术来实现非均匀量化压缩均匀量化编码译码扩张f(t)f’(t)信道(a)输出输入输出输入扩张压缩小信号大信号（b）语音信号的拉普拉斯分布语音信号的对数律压扩特性律律13折线律（=87.6）数字压扩技术-3/4-1/2-1/413/41/21/4-11111xxxx1110xxxx1101xxxx1100xxxx1011xxxx1010xxxx1001xxxx1000xxxx0000xxxx0001xxxx0010xxxx0011xxxx0100xxxx0101xxxx0110xxxx011

4、1xxxx1/41/21-1-1/2-1/4(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)5.4脉冲编码调制(PCM)编码：若用二进制数字对上述A律各量化电平进行编码，则一个PAM样值需8位二进制数，记为一个PCM码组的8位码分配如下：极性码段落码段内码码型：段落码采用折叠码（如上图）段内码采用自然码编码各段起始电平和各段内码的权位段序号段落段内代码起始电平876543211024512256128643216051225612864256128643212864321664321683216841684284218421逐次比较法PCM编码器的工作原理图PA

5、M保持比较器组合本地译码PCM码组极性码例：设输入信号样值为+276Δ11010001PCM一次群PCM系统性能PCM信号带宽：频带利用率为2波特/HZ时量化信噪比误码信噪比5.5增量调制（M或DM）基本概念量化台阶取样间隔跟踪斜率一般量化噪声（颗粒噪声）和过载量化噪声避免斜率过载的条件：临界条件下的最大量化信噪比：（a）tf(t)0最大可能斜率＝码0t（b）增量调制波形脉冲编码器积分器低通滤波器积分器时钟脉冲＋－AB系统简化框图取样频率带宽量化信噪比误码信噪比与PCM系统的比较n01234567PCM(dB)40302010其它波形编码方式增量脉码调制（DPC

6、M）自适应增量编码调制ADPCMPCM码/线性码自适应量化器＋＋－量化尺度适配器自适应逆量化器自适应预测器＋信号估值差值信号量化差值信号－再建信号64kb/sPCM输入32kb/sADPCM输出ADPCM译码器框图自适应逆量化器PCM码/线性码自适应预测器量化尺度适配器同步编码调整＋＋32kb/sADPCM输入再建信号量化差值信号信号估值64kb/sPCM输出5.6语音压缩编码简介语音编码技术可以分为两大类：波形编码:PCM、等参量编码:参量编码，传送语音生成模型的基本参数以及适当的激励信号。语音的生成模型冲激序列发生器声门脉冲模型随机噪声发生器时变线性滤波器语

7、音信号输出基音周期共振峰声码器采用频谱包络的共振峰和反共振峰来表示声带特性，用这些参数来合成语音。由于用共振峰和反共振峰来描述频谱包络的形状，所以参数数目较少，其数码率较低。共振峰声码器发端用共振峰提取器来代替滤波器组。收端用可调滤波器，由收到的发端共振峰参数来控制，然后各路可调滤波器输出合成输出语音信号。频谱包络幅度基音周期共振峰参量编码器——LPC声码器语音输入语音输出缓冲器线性预测量化编码器清浊音检出基音检出编码器编码器编码器译码器译码器译码器合成器基音激励噪音激励信道频谱包络ADPCM矢量量化量化滤波浊清音信息多脉冲激励线性预测编码（MPLP或MPC）缓

8、冲器语音输入线性预测编码