[工學(xué)]5第三講語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化及壓縮編碼(編輯修改稿)
2025-02-15 10:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ??????bsbsbLBpfpk H zffpHzfHzfs時(shí) 抗誤碼性能優(yōu)于 概念上來(lái)看：個(gè)別誤碼不會(huì)引起信號(hào)嚴(yán)重惡化 M? PCM2022/2/16 25 簡(jiǎn)單增量調(diào)制與 PCM的性能比較 ? 抽樣頻率 ? PCM系統(tǒng)的抽樣頻率 8K ? 系統(tǒng)的抽樣頻率不能根據(jù)抽樣定理來(lái)確定，而需要根據(jù)斜率過(guò)載條件以及信噪比來(lái)確定，一般情況下，為保證不發(fā)生斜率過(guò)載以及保證與 PCM系統(tǒng)有相同的信噪比， 的抽樣頻率將遠(yuǎn)高于 PCM系統(tǒng) ? 帶寬 ? PCM碼速率 64Kbit/s，帶寬需求 32K ? 如要求與 PCM有相同的傳輸質(zhì)量，則要求抽樣頻率100K以上，帶寬要求 50K ? 一般速率為 32Kbit/s或 16Kbit/s，但質(zhì)量不如 PCM M?M?M?2022/2/16 26 ? 量化信噪比（比較單頻正弦情況） ? 抗信道誤碼性能 ? 優(yōu)于 PCM ? 設(shè)備復(fù)雜度 ? 單路 簡(jiǎn)單，多路 PCM簡(jiǎn)單 P C MM5nP C MM4,3,8008) g (102623信噪比差于時(shí)，在信噪比優(yōu)于時(shí)，在可以看出則可以得到，并取可以設(shè)定編碼速率的情況下，在保證占用相同帶寬即??????????????nnS N RK HzfHzfnffffS N RnS N RMBsBsMP C MM?M?2022/2/16 27 ADPCM ? 采用自適應(yīng)的必要性 ? 由于不同的講話人的語(yǔ)音信號(hào)的特性各不相同 ? 語(yǔ)音信號(hào)只能認(rèn)為是短時(shí)平穩(wěn) ? 采用固定的預(yù)測(cè)系數(shù)不可能對(duì)所有的語(yǔ)音信號(hào)獲得最好的結(jié)果，因此有必要采取自適應(yīng)的算法 ? ADPCM的設(shè)計(jì)思路 ?盡可能消除語(yǔ)音信號(hào)中的冗余 ?對(duì)消除冗余后的信號(hào)進(jìn)行有效的比特分配，從自適應(yīng)角度進(jìn)行最佳編碼 ? 自適應(yīng)的方法 ?自適應(yīng)量化 ?自適應(yīng)預(yù)測(cè) 2022/2/16 28 ?自適應(yīng)量化 ? 針對(duì)被量化信號(hào)的變化狀態(tài)，隨時(shí)調(diào)節(jié)量化臺(tái)階大小以匹配輸入信號(hào)的時(shí)變方差 ? 前向估值的自適應(yīng)量化 ?對(duì)輸入信號(hào)尚未量化的樣本計(jì)算出其前向估值大小 ?需要緩存訓(xùn)練的樣本，并傳送相關(guān)的邊信息，因此引入了編碼延時(shí)和占用了一定的信道容量 ? 后向估值的自適應(yīng)量化 ?利用量化器的輸出樣本計(jì)算輸出信號(hào)的方差估值并確定量化臺(tái)階 ?沒(méi)有延時(shí)，但影響估值的追蹤速度 2022/2/16 29 ? 自適應(yīng)預(yù)測(cè) ? 前向估值的自適應(yīng)預(yù)測(cè) ?思路與前向估值量化一致，同樣有編碼延時(shí)及邊信息傳輸?shù)葐?wèn)題 ? 后向估值的自適應(yīng)預(yù)測(cè) ?利用已量化的樣本或發(fā)送數(shù)據(jù)更新預(yù)測(cè)系數(shù) 緩存器提取預(yù)測(cè)系數(shù)量化預(yù)測(cè)器前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)原理圖)( ns +量化器自適應(yīng)預(yù)測(cè)邏輯預(yù)測(cè)器)( ns＋－后向自適應(yīng)預(yù)測(cè)原理圖2022/2/16 30 信源編碼 ? 信源編碼的目的 ? 減少信源輸出符號(hào)序列的冗余度，提高符號(hào)的平均信息量 ? 信源編碼的主要方法 ? 針對(duì)信源輸出的符號(hào)序列的統(tǒng)計(jì)特性，尋找一定的方法把信源輸出序列符號(hào)變換為最短的碼字序列，使每個(gè)碼元所攜帶的平均信息量為最大，同時(shí)又盡可能保證無(wú)失真的恢復(fù)出原來(lái)的符號(hào)序列 ? 信源編碼的核心就是研究壓縮編碼算法，用盡可能低的傳輸碼率獲得盡可能好的質(zhì)量 2022/2/16 31 ? 匹配編碼 ?根據(jù)編碼對(duì)象出現(xiàn)的概率分配不同長(zhǎng)度的代碼，以保證總的代碼長(zhǎng)度最短 ?需要知道信號(hào)的概率分布，可采用數(shù)學(xué)模型建模的方式或根據(jù)大量樣本信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到 ?典型編碼算法： Huffman編碼 ? 預(yù)測(cè)編碼 ?利用信號(hào)之間的相關(guān)性，預(yù)測(cè)未來(lái)的信號(hào)，對(duì)預(yù)測(cè)的殘差信號(hào)進(jìn)行編碼 ? 變換編碼 ?利用信號(hào)在不同的函數(shù)空間分布的不同，選擇合適的函數(shù)將信號(hào)從一種信號(hào)空間變換到另一種有利于壓縮編碼的信號(hào)空間，再進(jìn)行編碼 ?常用的函數(shù)變換： DFT、 Walsh、 DCT、 Haar ? 識(shí)別編碼 ?分解文字、語(yǔ)音、圖象的基本特征，與匯集這些基本特征的樣本集進(jìn)行對(duì)照識(shí)別，選擇失真最小的樣本編碼傳送 ?可用于印刷、打印等標(biāo)準(zhǔn)形狀的文字、符號(hào)和數(shù)據(jù)的編碼 2022/2/16 32 ?信源編碼算法 ? 信源編碼定理 ?一個(gè)熵為 H的信源，當(dāng)信源速率為 R時(shí)，只要 RH，則能夠以任意小的錯(cuò)誤概率進(jìn)行編碼；反之，如果RH，則無(wú)論采用多么復(fù)雜的編碼器和譯碼器，錯(cuò)誤概率都不可能達(dá)到任意小 ?Shannon在 1948年證明了該定理，但并沒(méi)有指出具體的編解碼算法 ?信源編碼與失真度量 ? 編碼失真 ?原始信號(hào) x經(jīng)過(guò)編碼以及解碼后恢復(fù)成 x’，失真量即為 x與 x’之間的保真度或近似度的度量 ?常用的失真度量：漢明失真、均方誤差等 ?以一定的、可以接受的失真換取較高的信源壓縮效率 2022/2/16 33 語(yǔ)音與圖像壓縮編碼 類型 帶寬 KHZ 采樣率 KHZ 比特 /樣點(diǎn) 比特率 kb/s 電話語(yǔ)音 ～ 8 12 96 寬帶語(yǔ)音 ～ 7 16 14 224 調(diào)頻廣播 ～ 15 32 16 512 CD光盤(pán) ～ 20 16 DAB/DAT ～ 20 48 16 768 2022/2/16 34 類型 格式 分辨率 幀頻 HZ 比特 /像素 比特率 Mb/s 電視電話 QCIF 176 144 12 會(huì)議電視 CIF 352 288 12 常規(guī)電視 ITUR601 720 576 25 16 HDTV ITUR709 1920 1152 25 16 2022/2/16 35 圖像壓縮編碼
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