【正文】 TP 80 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 ? 由于 DM編碼的簡單性， 使它成為數(shù)字通信和壓縮存儲的一種重要方法 ，它鼓勵了很多人對最早發(fā)明的 DM系統(tǒng)做了大量的改進和提高工作。 ? 數(shù)據(jù)傳輸率： R＝ 8000 32 8＝ 2048 kbps。律 參看：教材 P32 圖 3－ 10 76 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 30路制的重要參數(shù)如下 ? 每秒鐘傳送 8000幀，每幀 125 m s。 ? 每個信道每次傳送 8位代碼， 1幀有 24 8 ＋ 1＝193位 (比特 )。在這個時間里可容納的話路數(shù)有兩種規(guī)格： 24路制和 30/32路制。這是 模擬載波通信 的主要手段 。 ?應(yīng)用：日本，美國，加拿大等。 2 5 5122 5 5,)1ln ()1ln (8???????yxxy ????在 y 軸 均 勻 分 割 1 6 份 ， 坐 標(biāo) 點 為 ，x 軸 坐 標(biāo) 為????????? 182810 ?????????? 12 5532 5510 ?70 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 181。 ?應(yīng)用：中國 ， 歐洲等 68 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 A13折線畫法 （圖） 1 y 7 / 8 6/8 5 / 8 4 / 8 3 / 8 2 / 8 1 / 8 x 1 2 81 641 321 161 81 41 21 1 8 2條 線段 69 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 181。 ? 常用的有 A13折線和 181。律曲線為 μ 越大，小信號的壓縮律越高。 非均勻量化有兩種方法 ： 1. ? 律壓擴 2. A 律壓擴 63 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 壓擴－－壓縮與擴展 壓縮與擴張的過程如下 : 1. f(x)— 壓縮器 — 均勻量化 — 編碼 2. 譯碼 — 擴張器 — f39。 應(yīng)用：用于信號分布范圍小且較均勻的場合 。 量化器的基本參數(shù) 1）量化范圍 如 [V1， V2]，語音信號為雙極性對稱信號，通常量化范圍是 [V， +V] 2） 量化級數(shù) N， 在 [V1， V2]內(nèi)分 N個段落 。 200~3400Hz,50~7000Hz,10~20220HZ 采樣速率 ： 8KHz,16KHz,32KHz,。 ? 規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測 （ RPELP 1985 Deprettere、 Kroon） ? 碼本激勵線性預(yù)測 （ CELP 1985 Manfred、 Schroeder、 Atal） 特點：話音質(zhì)量高 、 編碼速率低 ， 但算法復(fù)雜 。 44 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 語音編碼歷史：數(shù)字電話（ 1） ? 波形編碼 ? PCM原理 （ 37年 ， 法 Alec Reeres） 1. 電子管 PCM（ 46年 ， Bell實驗室 ） 2. 晶體管 PCM（ 62年 ， 市話擴容 ， 64kb/s） 3. 單片 IC PCM（ 70年代 ， 微波 、 衛(wèi)星 、 光纖 ） ? 增量編碼原理 （ 46年 ， 法 De Loraine） 1. 自適應(yīng)增量 CVSD（ 60年代末 ， 軍用 ， 3 16kb/s） Continuously Variable Slope Delta Modulator 連續(xù)變化斜率增量調(diào)制器 ? 其他編碼 （ 70年代 ， ADPCM、 SubBand、 ATC、 APC等 ） 在 16kb/s以上得到較好的話音質(zhì)量 。 ?特點：比特率較低 、 解碼后質(zhì)量較低 、 延時較大 。 40 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 兩種音頻文件的比較 表 24 MIDI和 WAVE文件的比較 MIDI WAVE 文件內(nèi)容 MIDI指令 數(shù)字音頻數(shù)據(jù) 音源 MIDI樂器 Mic,磁帶 ,CD唱盤 ,音響 容量 小 與音質(zhì)成正比 效果 與聲卡質(zhì)量有關(guān) 與編碼指標(biāo)有關(guān) 適用性 易編輯 聲源受限 數(shù)據(jù)量很小 不易編輯 聲源不限 數(shù)據(jù)量大 41 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 本章主要內(nèi)容 1. 聲音概述 2. 聲音的數(shù)字化 3. 電子合成音樂 4. 語音編碼 (教材第三章 ) 5. 脈沖編碼調(diào)制 6. PCM 應(yīng)用 7. 其它編碼方法 42 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 語音編碼 —— 實現(xiàn)方法 ?波形編碼 將波形直接變換成數(shù)字碼流 。合成的方式是將波形組合在一起，理論上可以有無限多組波形，但實際上做不到。 ?這一系列指令可記錄到 MIDI文件中。 35 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 MIDI術(shù)語 MIDI消息 ( message ) 或指令：樂譜的一種記錄格式，相當(dāng)于樂譜語言。它著重于同時演奏的音符數(shù)。當(dāng)需要播放這首樂曲時，根據(jù)記錄的樂譜指令，通過音樂合成器生成音樂聲波，經(jīng)放大后由揚聲器播出。雙聲道又稱為立體聲，在硬件中要占兩條線路，音質(zhì)、音色好，但立體聲數(shù)字化后所占空間比單聲道多一倍。 類似于你銀行的存款位數(shù) 25 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 量化精度 —— 量化位數(shù) ? 例如用 8位表示一個聲音采樣的樣本，則樣本值是 0到 255之間的 256個整數(shù)值，此時采樣精度就是 1/256. ?量化精度 、 存儲空間 、 聲音質(zhì)量 、 處理速度 之間的矛盾。 23 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 采樣頻率 ? 人耳聽覺上限是 20KHz，根據(jù)奈奎斯特的理論，數(shù)碼音頻的取樣頻率應(yīng)當(dāng)是 40 KHz， 可為何定了 KHz這么一個特殊的標(biāo)準(zhǔn)？ 1. 對模擬聲音信號進行處理時， 20KHz處有比較明顯的衰減，因此把信號截止頻率提高到 22 KHz 2. 為使交流電紋波的負(fù)面影響降到最低，需要取一個既大于 44 KHz,又為 50Hz和 60Hz(國際通行的兩種交流電頻率 )公倍數(shù)的數(shù)據(jù)。 21 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 采樣頻率 奈奎斯特采樣定理 : ?fs = 2 fmax －－ fs為采樣頻率， fmax為信號最高頻率 ?對聲音信號而言， fmax為聲音信號的最高頻率。 15 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 聲音信號的數(shù)字化 ? 聲音信號的數(shù)字化步驟： 1. 采樣 —— 得到一個個時間上離散的幅度值 2. 量化 —— 得到一個個離散的幅度值 ? 連續(xù) 時間的 離散化通過采樣，一般采用 均勻采樣 (uniform sampling) ? 連續(xù) 幅度的 離散化通過量化，可采用 線性量化 , 或 非線性量化 16 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 聲音信號的數(shù)字化 (圖 ) 圖 聲音信號的數(shù)字化 17 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 采樣和量化 —— 示例 ? 如有一聲音信號，對其進行采樣和量化。如采樣得到的幅度為 [0,255],一種離散化的方法是取值 {0,1,2,… ,255} ?采樣 和 量化 后得到的信號就是數(shù)字信號 13 南通大學(xué)計算機應(yīng)用教研室 模擬信號到數(shù)字信號 ? 為什么要從模擬信號過渡到數(shù)字信號？ 1. 以前聲音長途傳輸用電信號來模擬聲波，對電信號的處理，采用模擬電