数字音频压缩及标准解析ppt课件.ppt

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1、2010年秋北京信息科技大学第3章音频压缩编解码音频压缩概述3.1波形编码3.2参数编码3.3MPEG音频编码3.5G.7xx系列编码标准3.6混合编码3.42010年秋北京信息科技大学学习目标了解音频压缩的可行性掌握波形编码、参数编码和混合编码的基本知识熟悉MPEG音频标准全面掌握音频压缩编解码技术。2010年秋北京信息科技大学3.1音频压缩概述3.1.1音频压缩的可行性根据统计分析结果，音频信号中存在着多种冗余，其主要部分可分别从时域和频域来考虑。由于音频主要是给人听的，所以考虑人的听觉机理，也能对音频信号实行压缩。2010

2、年秋北京信息科技大学1．时域冗余幅度分布的非均匀性样值间的相关性周期之间的相关性基音之间的相关性静止系数长时自相关函数2010年秋北京信息科技大学2．频域冗余长时功率谱密度的非均匀性。语音特有的短时功率谱密度。2010年秋北京信息科技大学3．听觉冗余掩蔽效应对不同频段的敏感性对音频信号相位变化不敏感2010年秋北京信息科技大学基于音频数据的统计特性进行编码，典型技术是波形编码。基于音频的声学参数，进行参数编码，可进一步降低数据率。基于人的听觉特性进行编码。3.1.2音频压缩编码技术分类2010年秋北京信息科技大学1．按裁抑声音信

3、号的冗余度不同分类时域编码、频域编码和统计编码。原理：依据声音信号的冗余度以及人耳听觉的声掩蔽，将人耳听觉觉察不到的分量去掉，降低编码后的数据比特率。2010年秋北京信息科技大学2．按压缩品质不同分类按解码后数据与原始数据是否完全一致、质量有无损失的标准无损压缩编码（无失真）有损压缩编码（有失真）2010年秋北京信息科技大学3．按压缩编码算法不同分类统计编码波形编码参数编码混合编码感知编码2010年秋北京信息科技大学类别算法名称标准数据率应用波形编码PCM脉冲编码调制公用电话网ISDNμ-law，A-lawμ律，A律G.7116

4、4kbit/sAPCM自适应脉冲编码调制DPCM差分脉冲编码调制ADPCM自适应DPCMG.72132kbit/sSB-ADPCM子带-自适应DPCMG.72264kbit/s参数编码LPC线性预测编码2.4kbit/s保密话音混合编码CELPC码激励LPC4.6kbit/s移动通信VSELP向量和激励LPC8kbit/sRPE-LTP规则码激励长时预测13.2kbit/s语音信箱LD-CELP低延时码激励LPCG.72816kbit/sISDNACELP自适应CELPG.723.15.3kbit/sPSTNCSA-CELP共轭

5、结构代数-CELPG.7298kbit/s移动通信感知编码MPEG-音频多子带，感知编码128kbit/sVCD/DVDDolbyAC-3感知编码DVD表3-1编码的分类及标准2010年秋北京信息科技大学3.2波形编码将时间域信号直接变换为数字代码由于保留了信号原始样值的细节变化，从而保留了信号的各种过渡特征，所以解码音频信号质量一般较高。不足之处：传输码率比较高，压缩比不大。2010年秋北京信息科技大学3.2.1脉冲编码调制PulseCodeModulation，PCM，简称脉码调制。PCM是各种数字编码系统中最规范的方法，也

6、是应用最广泛的系统。除了增量调制外，各种波形编码器都包含有PCM的编码与译码部分。2010年秋北京信息科技大学PCM是“数字化”的最基本的技术通过抽样、量化和编码3个步骤，用若干代码表示模拟形式的信息信号（如图像、声音信号），再用脉冲信号表示这些代码来进行传输/存储。3.2.1脉冲编码调制2010年秋北京信息科技大学3.2.2差分脉冲编码调制PCM编码是一种最通用的无压缩编码。优点：保真度高，解码速度快缺点：编码后的数据量大。CD-DA采用的就是这种编码方式。若利用样值之间的相关性，即记录取样值之间的差值，就称为差分PCM（DP

7、CM）。DPCM方式是非常适合自然界规律的。2010年秋北京信息科技大学图3-7DPCM编码2010年秋北京信息科技大学图3-8DPCM解码2010年秋北京信息科技大学图3-9PCM与DPCM的电平分布2010年秋北京信息科技大学3.2.3自适应差分脉冲编码调制1．自适应PCM自适应PCM（APCM）：根据邻近信号的性质使量化步长改变的编码。准瞬时压扩和动态加重就可以看做是一种APCM。2010年秋北京信息科技大学图3-11APCM组成框图2010年秋北京信息科技大学DPCM码系数正值0110100010001.751.250.

8、90.9负值1111101011000.90.91.251.75表3-23位APCM的系数法2010年秋北京信息科技大学2．自适应差分PCM把自适应型量化步长引入差分PCM（DPCM）。不是把信号x(n)直接量化而是把它和预测值x(n)的差d(n)进行量化比前述