[工學]5第三講語音信號數(shù)字化及壓縮編碼-免費閱讀
【正文】 ?霍夫曼碼是可變長度碼，因此很難隨意查找或調(diào)用壓縮文件中間的內(nèi)容，然后再譯碼，這就需要在存儲代碼之前加以考慮 2022/2/16 39 ? 預測變換編碼 ? 利用圖像信號的空間和時間冗余特性，用已知的相鄰象素或圖像塊預測當前象素值，再對預測誤差進行量化、編碼和傳輸 ? 幀內(nèi)預測編碼，在一幀圖像內(nèi)進行預測，消除圖像在空間的相關(guān)性 ? 幀間預測編碼，在多幅圖像之間進行預測，消除圖像在時間域上的相關(guān)性 ? 關(guān)鍵在于預測算法的選取 ? 游程長度編碼 ? 編碼對象為信源符號在信息流中連續(xù)出現(xiàn)的長度，根據(jù)其出現(xiàn)概率的不同編成不同長度的碼字 ? 常用于文件傳真系統(tǒng)中 2022/2/16 40 Standard Organization Video Coding Standard Typical Range of Bit Rates Typical Applications ITUT P*64 k bits/s ISDN Video Conferencing ITUT , +, ++ Wide range PSTN Video Phone ITUT 64kbits/s Wide range ISO 111722 MPEG1 Video M bits/s CDROM ISO 138182 MPEG2 Video 480 M bits/s SDTV, HDTV ISO 144962 MPEG4 Video Wide range Wide range JVT (ITUT, ISO) Wide range Wide range 中國標準 AVS Wide range Wide range 2022/2/16 41 語音壓縮編碼 ? 語音編碼的基本問題 ? 給定編碼速率的條件下，如何獲得更高質(zhì)量的重建語音 ? 給定重建語音質(zhì)量的條件下，如何降低編碼速率 ? 基本依據(jù) ? 利用語音信號本身的冗余度以及人耳的聽覺特性 ? 主要指標 ? 語音編碼質(zhì)量 ? 編碼速率 ? 編碼算法的復雜度 ? 編解碼的延時 2022/2/16 42 語音壓縮編碼算法 語音編碼器 波形編碼器 參量編碼器 頻域 時域 非差分 子帶編碼 自適應變換域編碼 差分 PCM DPCM ?M 連續(xù)可變斜率 ?M ADPCM APC 線性預測編碼 信道聲碼器 共振峰聲碼器 倒頻譜聲碼器 語音激勵聲碼器 多脈沖激勵 LPC 碼本激勵 LPC 矢量和激勵 LPC 混合編碼器 2022/2/16 43 ? 波形編碼 ? 力圖使重建語音信號保持原始語音波形 ? 語音信號作為一般信號進行處理 ? 適應能力強，重建語音質(zhì)量好 ? 編碼速率較高，一般應用于 64－ 16K速率 ? 參量編碼（聲碼器） ? 通過對語音信號特征參數(shù)的提取及編碼，力圖使語音信號有盡可能高的可懂度，保持語音的語意 ? 重建語音信號的波形與原始語音信號的波形可能有相當大的差別 ? 往往利用某種語音生成的模型，在幅度譜上逼近原始語音 ? 合成語音的自然度不好，抗背景噪聲的能力比較差 ? 混合編碼 ? 結(jié)合聲碼器的特點，同時又利用波形編碼器的特點 ? 提取語音參數(shù)，優(yōu)化激勵信號使其達到與原始語音的波形匹配 ? 中速率語音編碼 ? － 16K，應用于蜂窩移動通信、衛(wèi)星通信、軍用通信 ? 低速率語音編碼 ? 100bit/2022/2/16 44 語音編碼的標準 ? PCM (64k bps) ? ADPCM (32k bps) ? 7kHz帶寬 64k bps速率內(nèi)的音頻編碼 ? ? 16k bps 語音編碼 LDCELP ? 8k bps多媒體語音編碼 2022/2/16 45 線形預測編碼 LPC的原理 ? 原理：模型化人類語音信號產(chǎn)生的機制，提取模型參數(shù)，并且只傳輸模型的參數(shù)。 如果連續(xù)出現(xiàn)多個 “ 1”或者 “ 0， 即可認為信號有出現(xiàn)過載的可能 ， 從而增大 △ ， 使其本地譯碼信號跟上變化 。 如果量階隨信號瞬時壓擴，則稱為瞬時壓擴，如果量 階隨語音音節(jié)時間間隔中信號的平均斜率變化而進行壓 擴，則稱為 CVSD－連續(xù)可變斜率 ｛一音節(jié)＝基音周期＝（ 5~20） ms｝ PCM2022/2/16 22 (2). 增量總和調(diào)制 可解決斜率過載問題 其要點是：將信號先進行積分 ， 改變其頻率響應 。 ? 語音信號的產(chǎn)生模型： ? 語音的產(chǎn)生，聲帶和聲道 ? 不同語音產(chǎn)生的原因：聲音激勵源和聲道不同 ? 聲音分類：濁音和清音 ? 發(fā)聲過程 ? 口腔和鼻腔形成時變?yōu)V波器 ????????類似白噪聲聲帶不振動清音波，含豐富諧波波形－三角形周期脈沖周期－基音周期聲帶振動濁音語音2022/2/16 46 LPC語音編碼 語音信號相鄰樣點之間又很強的相關(guān)性，可以用過去的樣點的線性組合來預測未來的樣點 預測的誤差 因此 上式可看成信號 e(n)激勵一個全極點濾波器 得到語音信號 與人的發(fā)聲過程吻合，采用清音及濁音二元激勵模型即可合成語音 使誤差均方最小，可求得一組預測系數(shù) {ak}， 傳送：預測系數(shù)，基音周期和增益，清濁音判決 ???? Nkk knSanS1)()(?)(?)()(? nSnSne ??)()()(1neknSanSNkk ??? ?????? Niii za1112022/2/16 47 LPC聲碼器 周期性激勵 隨機噪聲 清 / 濁音開關(guān) 增益 基
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