语音信号波形编码

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1、第2章语音信号波形编码第一节语音信号编码的基本概念一、语声信号编码的概念语声信号编码——模拟话音信号的数字化（信源编码）。二、语声信号编码的分类l波形编码——根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信号。常见的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。l参量编码——是提取语声信号的一些特征参量，对其进行编码。特点：编码速率低，但语声质量要低于波形编码。LPC等声码器属于参量编码。l混合编码——是介于波形编码和参量编码之间的一种编码，即在参量编码的基础上，引入一定的波形编码的特征。子带编码属于混合编码。第二节脉冲编码调制(PCM)一、脉冲编码调制(PCM)通信系统的构成l

2、PCM的概念——它是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码，以将模拟信号转化为数字信号。lPCM通信系统的构成PCM通信系统由三个部分构成：模／数变换——抽样、量化、编码信道部分——包括传输线路及再生中继器数/模变换——解码、低通二、抽样1、抽样的概念：模拟信号在时间上离散化PAM信号2、低通型信号（）的抽样l抽样定理留有一定宽度的防卫带l不满足抽样定理的后果——不满足抽样定理的后果是PAM信号产生折叠噪声，收端就无法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音信号。l话音信号的抽样频率为＝8000，l抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。（排列顺序）3、带通型信号（）

3、的抽样l抽样定理[若n次下边带、(n+1)次下边带与原始频带间隔相等——默认]l抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。（排列顺序）例1、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽样信号的频谱（设）。解：∴此信号为低通型信号满足抽样定理时，应有（一次下边带：-原始频带=12-（2∽6）=6∽10一次上边带：+原始频带=12+（2∽6）=14∽18二次下边带：-原始频带=24-（2∽6）=18∽22二次上边带：+原始频带=24+（2∽6）=26∽30）例2、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽样信号的频谱。

4、解：∴此信号为带通型信号满足抽样定理时，应有三、量化量化的概念：PAM信号（样值）在幅度上离散化量化值量化分为均匀量化非均匀量化1、均匀量化[在量化区内（即从一U～十U）均分为N等份]l均匀量化的特点——大小信号的量化间隔相等（）l几个要点•量化值的选取•量化误差＝量化值一样值（•均匀量化的缺点——在N（或）大小适当时，均匀量化小信号的量化信噪比太小，不满足要求，而大信号的量化信噪比较大，远远满足要求•为了解决这个问题，若仍采用均匀量化，不行。原因：↑→量化误差↓→Δ↓→N↑→↑→编码复杂信道利用率下降解决——采用非均匀量化2、非均匀量化非均匀量化的宗旨——在不增大

5、量化级数N的前提下，利用降低大信号的量化信噪比来提高小信号的量化信噪比。l非均匀量化的特点——小信号的量化间隔小，大信号的量化间隔大。l实现非均匀量化的方法·模拟压扩法——方框图P24图2.22·直接非均匀编解码法——概念（一般采用）3、量化信噪比（1）定义式：（2）均匀量化信噪比（忽略过载区内的量化噪声功率）曲线例、画出的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。解：（3）非均匀量化信噪比（忽略过载区内的量化噪声功率）①A律压缩特性oa+ab——A律压缩特性②A律压缩特性的非均匀量化信噪比（信噪比改善量）oa段：ab段：•A的取值与Q的关系：在小信号区域，

6、A愈大，则斜率愈大，Q愈大；在大信号区域，A愈大，则斜率愈小，Q愈小。一般取A=87.6例、画出的A律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。解：(oa段：ab段：)（4）A律13折线压缩特性P28图2.26表2.3各段折线的斜率及信噪比改善量段号12345678斜率161684211/21/4Q（dB）2424181260-6-12四、编码与解码1、二进制码组及编码的基本概念（1）二进制码组一般二进制码循环二进制码（格雷码）特点折叠二进制码l一般二进制码简单易实现各位码(幅度码)有一固定的权值权值：l循环二进制码幅值绝对值相同的样值其幅度码相

7、同编、解码复杂l折叠二进制码幅值绝对值相同的样值其幅度码相同低音量（小信号）时噪声小（2）编码的基本概念•编码的概念——编码是把模拟信号样值变换成对应的二进制码组。•分类线性编码与解码——具有均匀量化特性的编码与解码非线性编码与解码——具有非均匀量化特性的编码与解码（根据A律13折线非均匀量化间隔的划分直接对样值编码，收端再解码。）2、A律13折线的码字安排（采用折叠二进码编码）各量化段的电平范围、起始电平、量化间隔P36表2.4（1）过载电压（2）量化级数N（3）码字安排（段落码与段内码合在一起称为幅度码）极性码段落码段内码（非线性码）（线性码）l段内码对应的