chapter 1.2speech code.ppt

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1、子带编码（SBC）PCM，DPCM都是不对输入信号频带做任何分割的前提下，在时域中进行的处理，这类编码方式称为整带时域编码。子带编码首先使用带通滤波器组将输入信号分割成几个不同的子带信号，再对这些子带信号分别进行频谱平移，然后分别对各子带进行量化、编码，这类编码方式称为频域编码。频域编码将信号分解成不同频带分量的过程去除了信号的多余度，得到一组不相关的信号。子带编码的优点把语音信号分割为若干子带进行编码的主要优点：如果对不同的子带合理分配比特数，就可能分别控制各子带的量化电平数目以及相应的重建信号的量化误差，使误差谱的形状适应人耳听觉特性，得到更好的主观听觉质量。由于语音的

2、基音和共振峰主要集中在低频段，所以对低频段采用较多的比特数来表示样值，而高频段则采用较少的比特数。子带编码的另一个优点是各个子带内的量化噪声相互独立，可以避免输入电平较低的子带信号被其他子带的量化噪声所淹没。子带编码的应用子带编码已经广泛的应用在语音和音频编码中。在语音通信中,16~32kb/s的子带编码能给出高质量的重建语音，在9.6kb/s的速率上，能得到中等的通信质量。子带编码存在的问题是编解码的延时比较长，约在几10~100ms之间，这主要是滤波器组的延时造成的，这种延时对于一些通信系统是不能接受的，因此子带编码主要用于声频存储、数字声广播以及一些允许延时较长的电话

3、传输系统中。子带编码的工作原理首先用一组带通滤波器将输入信号分成若干子带信号，然后将这些子带信号通过频率搬移变成基带信号，再对它们分别进行采样，量化编码后再将子带的信码合路成一个总信码传输到接收端。量化编码可以采用PCM、DPCM等方式。子带编码的工作原理在接收端，把总信码分成各子带信码，再进行插值，频率搬移到原来的位置，带通滤波然后相加得到重建信号。子带编码的工作原理各子带的带宽可以是相同的也可以是不相同的，相同的称为等带宽子带编码，不同的称为变带宽子带编码。等带宽子带编码的优点是便于硬件实现。变带宽编码中，常用的子带划分方法是令各子带的宽度随频率的增加而增加。也就是低频

4、子带宽度较窄，高频宽度较大。这种划分方法不仅和语音信号的功率相匹配，也和语音信号的可懂度或清晰度随频率变化的关系相匹配。语音信号频带中具有相同带宽的子带对语音可懂度的影响不同，低频的影响大一些，高频的影响小一些。在等带宽分割时，对不同子带分配不同的比特数，等带宽编码也能获得比较好的重建语音质量。线性预测编码（LPC）语音信号存在两种相关性：样点之间的短时相关性；相邻基音周期之间的长时相关性。声码器（Vocoder）是声音编码的简称。但通常它仅指低传输数码率（约2.4Kbps/s左右）的、传输的是有限个语音参数的这一类语音编码器。它主要用于窄带信道的语音通信中。为了达到如此低

5、的传输数据率，声码器只能提取和传送那些携带听觉上最重要部分信息的参数，同时必须对它们进行高效的编码才行。声码器中比较有价值的是线性预测声码器，这是因为它较好的解决了传输数码率与所得到的语音质量之间的矛盾。线性预测编码利用线性预测（LPC）方法对语音信号进行两种相关性的去相关处理后，得到的是预测余量信号。如果用预测余量信号作为激励信号源，输入长时预测综合滤波器1/P(Z)，再将其输出作为短时预测综合滤波器1/A(Z)的输入，即可在输出端得到合成语音信号。语音的短时预测语音信号的短时相关性（谱包络）可以用一个全极点模型来描述，其传递函数为：预测系数从语音信号中利用线性预测分析的

6、方法计算得到，预测系数随时间逐帧更新，更新速率为30~100次/秒。语音信号的长时预测滤波器1/P(Z)是表示语音信号长时相关性（谱的精细结构）的模型，形式一般为：延时参数D就是基音周期。{bi}是语音信号的长时预测系数，通常长时预测系数的个数取1(q=r=0)到3(q=r=1)之间，延时参数和长时预测系数可以从语音信号中直接提取，也可以从去除了短时相关性所得的余量信号中提取，这些系数随时间更新，更新速率为50~200次/秒。激励信号源求得短时和长时预测信号后，将语音信号输入短时和长时线性预测逆滤波器A(Z)和P(Z)中，可以去除语音信号的短时和长时相关性，在其输出端得到类

7、似噪声的波形，即LP余量信号。对于浊音段，余量信号中往往还存在以基音周期重复的尖峰脉冲。与原始语音相比，余量信号的频谱起伏要小得多，因此有可能对余量信号进行低速编码。如果以余量信号作为激励信号源，则可无失真的恢复语音信号，但是为了压缩数码率，不可能直接用LP余量信号作为激励信号。线性预测声码器的概念如果采用简单的二元激励，即浊音语音段用间隔为基音周期的脉冲序列，清音语音段用随机噪声序列代替余量信号作为激励信号源，这样的编码系统称为线性预测声码器（LPC，LinearPredictiveCoding）。LPC对语音产