第二章 PCM编码详解.ppt

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1、PCM与音频编码第3章话音编码重点：脉冲编码调制(PCM)增量调制与自适应增量调制自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）难点：非均匀量化增量调制子带编码波形声音的数据压缩波形声音的码率=取样频率×量化位数×声道数全频带声音的压缩编码：第1代压缩编码：PCM编码第2代压缩编码：感知声音编码数字语音的压缩编码：波形编码参数编码（模型编码）混合编码语音压缩编码的3类方法波形编码(Perceptionmodel-basedcompression)benefits:genericdrawbacks:highestcompressionra

2、tesaredifficulttoachieve>16kb/sExamples:PCM,ADPCM,Subband参数编码,源编码(Productionmodel-basedcompression)benefits:highestpossiblecompression2.4Kb/sdrawbacks:signalsource(s)mustbeknowExamples:vocoder混合编码(Hybridcompression)Examples:CELP4.8kb/s——16kb/s极低低中码率(kb/s)1248163264优

3、良中差坏语音质量模型编码（源编码）混合编码波形编码脉冲编码调制(PCM)“防失真滤波器”是一个低通滤波器，用来滤除声音频带以外的信号；“波形编码器”可暂时理解为“采样器”；“量化器”可理解为“量化阶大小(step-size)”生成器或者称为“量化间隔”生成器。PCM编码框图声音数字化有两个步骤：第一步是采样，就是每隔一段时间间隔读一次声音的幅度；第二步是量化，就是把采样得到的声音信号幅度转换成数字值。但那时并没有涉及如何进行量化。量化有好几种方法，但可归纳成两类：一类称为均匀量化，另一类称为非均匀量化。采用的量化方法不同，量化

4、后的数据量也就不同。因此，可以说量化也是一种压缩数据的方法。均匀量化采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化，那么这种量化称为均匀量化。均匀量化就是采用相同的“等分尺”来度量采样得到的幅度，也称为线性量化量化后的样本值Y和原始值X的差E=Y-X称为量化误差或量化噪声非均匀量化非线性量化：对输入信号进行量化时，大的输入信号采用大的量化间隔，小的输入信号采用小的量化间隔。这样就可以在满足精度要求的情况下用较少的位数来表示。声音数据还原时，采用相同的规则。在非线性量化中，采样输入信号幅度和量化输出数据之间定义了两种对应关系，一种称为

5、m律压扩(companding)算法，另一种称为A律压扩算法。采样频率为8kHz，样本精度为13位、14位或者16位的输入信号，使用m律压扩编码或者使用A律压扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出的数据率为64kb/s。这就是CCITT推荐的G.711标准。m律压扩和A律压扩m律压扩：北美和日本等地区13位PCM编码转换城8位。A律压扩欧洲和中国大陆等地区，14位PCM编码转换城8位输出信号均为64Kb/sPCM在通信中的应用提高线路利用率通常用下面两种方法频分多路复用:把传输信道的频带分成好几个窄带，每个窄带

6、传送一路信号。例如，一个信道的频带为1400Hz，把这个信道分成4个子信道(subchannels)：820～990Hz,1230～1400Hz,1640～1810Hz和2050～2220Hz，相邻子信道间相距240Hz，用于确保子信道之间不相互干扰。每对用户仅占用其中的一个子信道。这是模拟载波通信的主要手段。时分多路复用:把传输信道按时间来分割，为每个用户指定一个时间间隔，每个间隔里传输信号的一部分，这样就可以使许多用户同时使用一条传输线路。这是数字通信的主要手段。例如，话音信号的采样频率f＝8000Hz，它的采样周期＝12

7、5ms，这个时间称为1帧(frame)。在这个时间里可容纳的话路数有两种规格：24路制和30路制。PCM在通信中的应用PCM在通信中的应用24路制的重要参数如下：每秒钟传送8000帧，每帧125ms。12帧组成1复帧(用于同步)。每帧由24个时间片(信道)和1位同步位组成。每个信道每次传送8位代码，1帧有24×8＋1＝193位(位)。数据传输率R＝8000×193＝1544kb/s。每一个话路的数据传输率＝8000×8=64kb/s。30路制的重要参数如下：每秒钟传送8000帧，每帧125ms。16帧组成1复帧(用于同步)。每

8、帧由32个时间片(信道)组成。每个信道每次传送8位代码。数据传输率：R＝8000×32×8＝2048kb/s。每一个话路的数据传输率＝8000×8=64kb/s。PCM在通信中的应用PCM信号复用的复杂程度，通常用“群(group)”表示一次群(基群)的30路(或24路),北