多媒體技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）第3講話音編碼-文庫(kù)吧
2025-08-12 23:27 本頁(yè)面
【正文】 )激勵(lì) 。需要傳送給解碼器的信息就是濾波器的規(guī)格 、 發(fā)聲或者不發(fā)聲的標(biāo)志和有聲話音的音節(jié)周期 ， 并且每隔 10～20ms更新一次 。 聲碼器的模型參數(shù)既可使用時(shí)域的方法也可以使用頻域的方法確定 ， 這項(xiàng)任務(wù)由編碼器完成 。 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 12 of 46 話音編譯碼器 ? 這種聲碼器的數(shù)據(jù)率在 ，產(chǎn)生的語(yǔ)音雖然可以聽懂，但其質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于自然話音。增加數(shù)據(jù)率對(duì)提高合成話音的質(zhì)量無濟(jì)于事，這是因?yàn)槭艿皆捯羯赡Ｐ偷南拗啤１M管它的音質(zhì)比較低，但它的保密性能好，因此這種編譯碼器一直用在軍事上。 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 13 of 46 話音編譯碼器 ? 混合編譯碼 ? 混合編譯碼的思想：企圖填補(bǔ)波形編譯碼和音源編譯碼之間的間隔 。 ? 波形編譯碼器雖然可提供高質(zhì)量的話音 ，但數(shù)據(jù)率低于 16kb/s的情況下 ， 在技術(shù)上還沒有解決音質(zhì)的問題； ? 聲碼器的數(shù)據(jù)率雖然可降到 更低 ， 但它的音質(zhì)根本不能與自然話音相提并論 。 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 14 of 46 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 15 of 46 脈沖編碼調(diào)制 (PCM) ? 脈沖編碼調(diào)制 (PCM)的概念 ? PCM是 pulse code modulation的縮寫 ? 概念上最簡(jiǎn)單、理論上最完善、最早研制成功、使用最為廣泛、數(shù)據(jù)量最大的編碼系統(tǒng) 圖 33 PCM編碼原理框圖 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 16 of 46 脈沖編碼調(diào)制 (續(xù) 1) ? 在圖 33中 ? 輸入是模擬信號(hào)，輸出是 PCM樣本。 ? 防失真濾波器：低通濾波器，用來濾除聲音頻帶以外的信號(hào) ? 波形編碼器：可理解為采樣器 ? 量化器：可理解為“量化階大小 (stepsize)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器 ? PCM實(shí)際上是模擬信號(hào)數(shù)字化 模擬聲音數(shù)字化的兩個(gè)步驟： ? 第一步是采樣，就是每隔一段時(shí)間間隔讀一次聲音的幅度 ? 第二步是量化，就是把采樣得到的聲音信號(hào)幅度轉(zhuǎn)換成數(shù)字值 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 17 of 46 脈沖編碼調(diào)制 (續(xù) 2) ? 量化的方法 ? 主要有均勻量化和非均勻量化 ? 均勻量化 ? 采用相等的量化間隔 /等分尺度量采樣得到的信號(hào)幅度，也稱為線性量化。量化后的樣本值 Y和原始值 X的差 E=YX稱為量化誤差或量化噪聲 圖 34 均勻量化 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 18 of 46 脈沖編碼調(diào)制 (續(xù) 3) ? 非均勻量化 ? 大的輸入信號(hào)采用大的量化間隔，小的輸入信號(hào)采用小的量化間隔 ? 可在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示 ? 聲音數(shù)據(jù)還原時(shí)，采用相同的規(guī)則 ? 采樣輸入信號(hào)幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對(duì)應(yīng)關(guān)系 ? μ律壓擴(kuò)算法 ? A律壓擴(kuò)算法 注：壓擴(kuò) (panding) 圖 35 非均勻量化 脈沖編碼調(diào)制 ? μ律壓擴(kuò) ? μ律 (μ Law)壓擴(kuò) ()主要用在北美和日本等地區(qū)的數(shù)字電話通信中 ， 按下式確定量化輸入和輸出的關(guān)系： ? x為輸入信號(hào)幅度 ， 規(guī)格化成 。 sgn(x)為 x的極性； ? u 為確定壓縮量的參數(shù) ， 它反映最大量化間隔和最小量化間隔之比 ， 取 100≤u≤500。 ? 由于 u 律壓擴(kuò)的輸入和輸出關(guān)系是對(duì)數(shù)關(guān)系 ， 所以這種編碼又稱為對(duì)數(shù) PCM。 具體計(jì)算時(shí) ， 用 u＝ 255， 把對(duì)數(shù)曲線變成 8條折線以簡(jiǎn)化計(jì)算過程 。 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 19 of 46 脈沖編碼調(diào)制 ? A律壓擴(kuò) ? A律 (ALaw)壓擴(kuò) ()主要用在歐洲和中國(guó)大陸等地區(qū)的數(shù)字電話通信中 ， 按下式確定量化輸入和輸出的關(guān)系： ? 0≤ |x|≤1/A ? 1/A |x|≤1 ? x為輸入信號(hào)幅度 ， 規(guī)格化成 1≤x≤1。 sgn(x)為 x的極性。 ? A為確定壓縮量的參數(shù) ， 它反映最大量化間隔和最小量化間隔之比 。 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 20 of 46 PCM在通信中的應(yīng)用 ? PCM編碼早期主要用于話音通信中的多路復(fù)用。一般來說，在電信網(wǎng)中傳輸媒體線路費(fèi)用約占總成本的 65%，設(shè)備費(fèi)用約占成本的 35%，因此提高線路利用率是一個(gè)重要課題 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 21 of 46 PCM在通信中的應(yīng)用 ? 頻分多路復(fù)用 (frequencydivision multiplexing，F(xiàn)DM) 把傳輸信道的頻帶分成幾個(gè)窄帶 ， 每個(gè)窄帶傳送一路信號(hào) 。 【 例 】 一個(gè)信道的頻帶為 1400Hz，把這個(gè)信道分成 4個(gè)子信道 (subchannels) ：820～ 990 Hz, 1230～ 1400 Hz, 1640～ 1810 Hz和2050～ 2220Hz， 相鄰子信道間相距 240Hz， 用于確保子信道之間不相互干擾 。 每對(duì)用戶僅占用其中的一個(gè)子信道 。 這是模擬載波通信的主要手段 。 2020年 10月 7日 第 3講 話音編碼 22 of 46 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 23 of 46 PCM在通信中的應(yīng)用 ? 時(shí)分多路復(fù)用 ? PCM編碼早期主要用于話音通信中的多路復(fù)用 ? 時(shí)分多路復(fù)用是在同一條通信線路上使用不同時(shí)段“同時(shí)”傳送多個(gè)獨(dú)立信號(hào)的通信方法 ? 時(shí)分多路復(fù)用的核心思想是將時(shí)間分成等間隔的時(shí)段，為每對(duì)用戶指定一個(gè)時(shí)間間隔，每個(gè)間隔傳輸信號(hào)的一部分 ? 例如，話音信號(hào)的采樣頻率 f＝ 8000 Hz/s，它的采樣周期＝ 125 ?s，這個(gè)時(shí)間稱為 1幀 (frame)。在這個(gè)時(shí)間里可容納的話路數(shù)有兩種規(guī)格 ? 24路制 ? 30路制 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 24 of 46 PCM在通信中的應(yīng)用 (續(xù) 1) ? 24路制的重要參數(shù)如下： ? 每秒鐘傳送 8000幀，每幀125μs ? 12幀組成 1復(fù)幀 (用于同步 )。 ? 每幀由 24個(gè)時(shí)間片 (信道 )和 1位同步位組成 ? 每個(gè)信道每次傳送 8位代碼，1幀有 24 8 ＋ 1＝ 193位 (位 ) ? 數(shù)據(jù)傳輸率 R＝ 8000 193＝1544 kb/s ? 每一個(gè)話路的數(shù)據(jù)傳輸率＝8000 8=64 kb/s 圖 36 24路 PCM的幀結(jié)構(gòu) 2020年 10月 7日 第 3章 數(shù)字聲音編碼 25 of 46 PCM在通信中的應(yīng)用 (續(xù) 2
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1