语音信号的压缩编码

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1、第三章语音信号的压缩编码一.压缩编码原因语音信号的压缩编码是研究如何降低语音信号编码速率的问题。以语音信号为例，模拟形式下带宽一般不到4KHz，经过调制后，所需传输带宽不会超过8KHz。但是以8KHz抽样，并且每个样值用8位二进制代码表示时，即采用A率13折线PCM数字语音信号时，信息速率为64Kbit/s。利用二进制理想基带传输系统传输一路这样的数字语音信号。所占系统的最小频带宽度为32KHz。频带利用率=传输速率/带宽二.什么是语音压缩编码？把数码率低于64Kbit/s的语音编码方法称为语音压缩编码技术三.语音编码分类根据编码器的实现机理，分成

2、三大类波形编码参数编码混合编码1、波形编码从语音信号的波形出发，对波形的抽样值、预测值、预测误差进行编码，它以重建语音波形为目的，力图使重建波形接近原信号波形。特点：利用抽样定理，恢复原始信号的波形优点：适应能力强，重建语音质量好缺点：编码速率较高类型：PCM，自适应增量调制（ADM），自适应差分编码调制（ADPCM），自适应预测编码APC速率通常在16------64kbit/s范围2.参数编码提取语音的一些特征信息进行编码，在收端利用这些特征参数合成语音。优点：编码速率低。缺点：语音的音质和自然度较差，很难辨别说话人。（有一定的可懂度)类型:L

3、PC线性预测编码速率通常是在4.8kbit/s以下3.混合编码介于波形编码和参数编码的一种编码。即在参数编码的基础上引入了波形编码的一些特征。波形编码+参数编码可在4----16kbit/s范围内达到良好的语音质量类型：子带编码3.1自适应差值脉冲编码调制原理（ADPCM）3.1.1差值脉冲编码（DPCM）1.编码思想提高通信质量必须减小量化误差减小量化级当抽样值范围确定时增加编码位数N增加编码位数可获得大的信噪比在编码位数固定时，减小抽样值的变化范围，也同样可以提高信噪比即：若缩小抽样值（被编码信号）的变化范围，就可以在保证信噪比不变的情况下，减

4、小编码的位数。这就是差值编码的中心思想二、差值编码模型图在原来的抽样值中减去某一个值，然后对两者之差进行编码。在接收端将解码值再加上发送端所减去的值便可恢复出原始值。x(n)+d(n)c(n)d(n)x(n）-x(n)x(n)差值编码模型译码+编码+图中：x(n)是原始样值（n时刻的抽样值）x(n)为减去量d(n)=x(n)-x(n)为差值可以看出：（1）、d(n)越小，在相同的编码位数时信噪比越大（2）、收发端必须有相同的减去量x(n)根据前些时刻的样值来预测现时刻的样值，只要传递预测值和实际值之差，而不需要每个样值的编码都传。这种方法就称为DP

5、CM编码。三、DPCM系统1、DPCM系统的概念：举例来说,设以1/Ts的速率对信号S（t）抽样,在时刻前可得到，，等一组样值.以前面N个样值作为基础对的预测值是不同时刻样值的加权系数:根据相关性情况，可设为常量或变量2、实现预测的横向滤波器（N阶预测器）在每个抽样时刻到来时，滤波器输出将会给出下一个样值的预测值。一般来说，在抽样时刻t=nTs时所得的预测值与真正的样值并不相同。N阶预测器输出：差值脉冲编码就是对真正的样值与过去的样值为基础得到的估值之间的差值进行量化和编码。3、DPCM系统模型框图量化器预测器预测器下张２２图中：x(n)为抽样信

6、号的实际值d(n)=x(n)-x(n)图x(n)=x(n)+d(n)该系统的量化误差可以表示为：e(n)=x(n)-x(n)=[d(n)+x(n)]-[x(n)+d(n)]=d(n)-d(n)上式表明：ＤＰＣＭ系统的传输误差就是差值ｄ（ｎ）的量化误差．4、DPCM系统的抗噪声性能分析系统信噪比定义为：ＳＮＲ＝==预测器增益量化器的量化信噪比GP<1GP>1预测器有增益加预测器后反而不利GP：DPCM系统相对于PCM系统而言的信噪比增益。量化器产生的信噪比即非预测的PCM系统的量化信噪比提高系统信噪比采取的措施ＳＮＲ＝减小x(n)精确d(n)d(n)

7、=x(n)-x(n)最佳预测量化误差最佳量化小结一.压缩编码的原因二.什么是语音压缩编码三.语音编码分类3.1ADPCM系统3.3.1DPCM一.差值编码思想二.差值编码系统模型图三.DPCM系统1.概念2.预测器模型图3.DPCM系统模型4.DPCM系统的抗噪声性能分析3.1自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）1、实质：DPCM+自适应量化和自适应预测固定预测固定量化2、定义能够实现自适应预测功能，或者自适应量化功能或者同时实现两种自适应功能的DPCM系统称为ADPCM系统。3.设计的目的ADPCM充分利用了语音波形的统计特征和人耳听觉特性,其设

8、计思路主要瞄准了两个目标:a:尽可能去掉语音信号中的冗余信号b:以有效的方式将可用比特分配给语音信号对消除冗余后的信号,从