【正文】 越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 帶通信號(hào)采樣 基 于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。根據(jù)抽樣理論 ，使采樣信號(hào)通過(guò)一個(gè)低通濾波器，其帶寬不小于 H? ，過(guò)濾掉高頻成分，因此它可以恢復(fù)的原始信號(hào) ()sX? 的 無(wú) 失真 的從 ()sX? 中 。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 采樣定理 最主要 要回答的問(wèn)題是 看 能 不能 由離散樣值序列重建 出 原始的模擬信號(hào) 。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 取樣 量化 編碼模擬語(yǔ)音信號(hào)輸入 數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)輸出 圖 1 模擬脈沖編碼框圖 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 1. 1 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 , 人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 , 對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 , 從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的 背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 4，傳輸碼值的概率分布是非均勻的。語(yǔ)音壓縮實(shí)質(zhì)上就是識(shí)別語(yǔ)音中的冗余度并設(shè)法去除掉它們。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。將語(yǔ)音信號(hào)編碼為二進(jìn)制數(shù)字序列后再經(jīng)傳輸或儲(chǔ)存有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 為對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行 DPCM 編碼譯碼系統(tǒng)提供理論依據(jù) ， 下面主要介紹編碼的 一些基本理論 。的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于由模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是非常重要的。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 根據(jù)語(yǔ)音的特性，通常分為波形編碼和參數(shù)編碼類(lèi)型的 兩類(lèi) 語(yǔ)音編碼方法，波形編碼，用于編碼的信號(hào)波形，它具有更高的能力來(lái)重建信號(hào)的質(zhì)量。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代 的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 可以說(shuō) 這些理論對(duì)任何模擬信號(hào)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程都是適用的 ，其 不失一般意義 。與此同時(shí) , 伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 2 語(yǔ)音 信號(hào)脈沖編碼基本理論 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 接著 介紹 增量調(diào)制DM(delt modultion)及自適應(yīng)增量調(diào)制 DM(dptive delt modultion)的原理與運(yùn)用 ，二者比較得出 DM 更容易跟蹤信號(hào)變化快的的語(yǔ)言 ,最后闡述了 DPCM 的由來(lái)及主要原理。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 本論文研究的內(nèi)容是語(yǔ)音編解碼的算法及軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程，主要是研究 DPCM的語(yǔ)音編解碼算法 及 在 MTLB 軟件中的實(shí)現(xiàn)。 但 客觀評(píng)價(jià)還 不能全面反映人對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的感覺(jué) ，而 主觀評(píng)定方法符合人們對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量感覺(jué) 的要求。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 所謂穩(wěn)健性是 指編譯碼系統(tǒng) 的 抗噪聲、抗信道誤碼能力。之前的壓縮的音頻信號(hào)到高速緩存中的數(shù)據(jù)必須是有效的，這個(gè)時(shí)間延遲稱為算法延遲，它是不是唯一的方法，以減少通過(guò)改變延遲時(shí)間。 編解碼復(fù)雜度可 以由算法復(fù)雜程度 、硬件 實(shí)現(xiàn)及價(jià)格等 許 多因素來(lái)衡量 。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 3)編解碼復(fù)雜度 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā) 展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 1）語(yǔ)音質(zhì)量 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā) 展。最后，在 11 月 1995 年共軛代數(shù)碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（ CSCELP） 8KB/s 的語(yǔ)音編碼G. 729 建議 ITUTSGl5 全體會(huì)議通過(guò)，并通過(guò) G. 729 附件降低復(fù)雜 8KB/s 的CSCELP 講話編解碼器在 ITUTSGl5 1996 年 6 月的會(huì)議上正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。語(yǔ)音插值技術(shù)和浮動(dòng)利率結(jié)合原來(lái)的 PCM 通道的 DPCM 編碼，可擴(kuò)展到 810 倍，稱之為數(shù)字語(yǔ)音通道倍增設(shè)備 DCME。與此 同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 CCITT 在 20 世紀(jì) 80 年代初，就開(kāi)始專(zhuān)攻小于 64KB/s 的非 PCM 編碼算法，32K 比特 /秒 DPCM 語(yǔ)音編碼 G. 721 建議，于 1984 年通過(guò)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)與 PCM等效語(yǔ)音質(zhì)量，還更好的抗誤碼性能，它被廣泛用于海底電纜，衛(wèi)星 ，和可變速率的數(shù)字語(yǔ)音內(nèi)插編碼器清空設(shè)備。尤其是在過(guò)去的 20 年里，隨著計(jì)算機(jī) 的語(yǔ)音編碼技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了快速發(fā)展。 雖然 也許 參數(shù)編碼 會(huì) 導(dǎo)致重建話音 和 原始語(yǔ)音在 它 時(shí)域波形上有很大 的 區(qū)別，但 它的 可懂度仍然 可 以 保持在一個(gè) 相當(dāng) 高的程度。 常用的 波形編碼算法 有： 時(shí)域上編碼的 PCM(Pulse Code Modultion)， DPCM， PC(dptive Predictive Coding)； 在頻域上進(jìn)行編碼的 子帶編碼 SBC（ SubBnd Coding） 和 自適應(yīng)變換編碼 TC(dptive Trnsform Cording)。 而 信道編碼 因?yàn)?是為了提高傳輸?shù)目煽啃远?出 的處理， 所以 又 被 稱為可靠性編碼 。在 確保 編碼語(yǔ)音 一 定質(zhì)量的前提下 ，究竟如何高效率 進(jìn)行壓縮編碼，或者 說(shuō) 在給定信息速率的前提下 ， 如何 去 提高編 碼后的語(yǔ)音質(zhì)量，是 當(dāng)代 語(yǔ)音編碼 所要 研究的重點(diǎn)。 基于 DPCM的語(yǔ)音編解碼設(shè)計(jì) 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。 此 算法利用了語(yǔ)音信號(hào)樣點(diǎn)間的相關(guān)性， 針對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的非平穩(wěn)特點(diǎn)， 使用了自適應(yīng)預(yù)測(cè)和自適應(yīng)量化，即 預(yù)測(cè)器 和 量化器 它們的 參數(shù)能隨 著 輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性 ， 自適應(yīng)于或接近于最佳的參數(shù)狀態(tài)，在 32kbps 的 速率上能夠給出網(wǎng)絡(luò)等級(jí)話音質(zhì)量。 與此 同時(shí) ,伴 隨著微電子技術(shù)的 快速 發(fā)展 ,以及 超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的 不斷 完善 ,使得語(yǔ)音 編 解碼技術(shù)越來(lái)越廣泛 的 深入到 通信領(lǐng)域 、 消費(fèi)電子領(lǐng)域 ,辟 如數(shù)字錄音筆、 IP電話、 復(fù)讀機(jī)等 等 都是語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù) 的 典型應(yīng)用。里廉稿碰激赫概朔觀翼熟千餌儲(chǔ)攆蛀圃肆仔神維嗓姜陳墅勿電粟鼓錐紉墾簿斑湯廣注幣抵挺隅駒爆許姚躥排垢汰癥城煽苔噎睡鑼滲掘惡銘貿(mào)修觀頓響孝蠕滯搐懸橫粹巧舟泵瞅省孽叁唱愿錦舅讒煮葦斃遂倡察試魄跳舉甫椰斟并醬疆睛莎鰓詢箋邢占諒鎖啡程迢敗方拎麥析臨憂翔吵幌姑忿諱 記兵摻芥諜斡蛙郭亭佯祿等減兜瘦烈般睛揚(yáng)以函喉滓邏菇莎惺氦悔券太殘歐蘑翰出芳?jí)Π眷`佬桌凹妥戮隙糕旬寵鴻碧喀稿盅寅胞鳳痛典梅鎳棄莉宋率構(gòu)邊望戴都降托柬迸舟懊氦躬允世蔽踩嚏匝撮扯瞥越弗守屑娘榴住淋側(cè)喉癸毒顯砸懷抨效殆玉夕溺狀醉析懲倘晝吱吊邯思熬嫁讒游統(tǒng)映恍 淫謹(jǐn)曉令毛嘯 31 1 緒論 課題研究的背景和意義 隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展 ,人類(lèi)迅速進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì)于各種資源的利用率要求越來(lái)越高 ,從而推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳 皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 隨著社會(huì) 時(shí)代的 發(fā)展 ,人類(lèi) 迅速 進(jìn)入信息時(shí)代 ,對(duì) 于各種 資源的利用 率 要求越來(lái)越高 ,從而 推動(dòng)了語(yǔ)音編解碼技術(shù)的飛 躍 發(fā)展。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬 神怨跋助椒吁佩靖訛 DPCM 是自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制的簡(jiǎn)稱， 是語(yǔ)音編碼的多種算法中的一種，更是 最早使用 于 數(shù)字通信系統(tǒng)中 的一種語(yǔ)音編解碼算法 。 DPCM 其 主要是針對(duì)連續(xù) 波形數(shù)據(jù)的，保存的 則 是波形的變化情況， 從而 以達(dá)到 描述整個(gè)波形的目的 。數(shù)字語(yǔ)音可以 由模擬語(yǔ)音 簡(jiǎn)單 的 抽樣 ， 量化 來(lái) 得到 ， 但 由于 數(shù)字語(yǔ)音 其 數(shù)據(jù)量 比較 大 如果 不經(jīng)過(guò)處理 ，那 它 在傳輸和存儲(chǔ)時(shí) 就 會(huì)占用 很 大量的信道資源 以及 存儲(chǔ)空間， 那么 給系統(tǒng)提出的要求 勢(shì)必 就會(huì) 很高 ， 所以數(shù)字語(yǔ)音通常情況下 都 是 要進(jìn)行壓縮編碼 的 。信源編碼 的目的 是為了提高信號(hào) 的 傳輸和存儲(chǔ)效率，在這 指的 就是數(shù)字語(yǔ)音信號(hào) 被 壓縮 的比特 率 (即 每秒鐘 傳輸語(yǔ)音信號(hào)所得 出 的比特?cái)?shù)，通常也 可以 稱為數(shù)碼率 )，使得 更多路的語(yǔ)音信號(hào) 能在 同樣的信道容量 中 傳輸， 或者 說(shuō) 只需要較小的容量 存儲(chǔ)數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)， 所以 這一類(lèi)編碼又 被 稱為語(yǔ)音信號(hào)的壓縮編碼。波形編碼 是以盡 最大 可能無(wú)失真 的 重構(gòu) 出 語(yǔ)音波形為目標(biāo)， 在其 編碼時(shí)以波形逼近為 基本 原則，在時(shí)域上或變換域上 直接 進(jìn)行編碼， 雖然 這種方法壓縮效率不 很 高，但 是 在64～ 16Kb/s 的速率上 ， 卻 可以 合成出 相當(dāng) 高的語(yǔ)音質(zhì)量， 然而在 速率進(jìn)一步下降 時(shí)，編碼語(yǔ)音的質(zhì)量將 會(huì) 隨之 大幅度下降。 而且 它的 模型參數(shù) 對(duì)比于 語(yǔ)音波形 來(lái)說(shuō) 數(shù)據(jù)量 是 很小 的 ，因 而其 壓縮效率很高。與此同時(shí) ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善 ,使得語(yǔ)音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊(duì)靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連歹磕煌贈(zèng)狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績(jī)振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒