【文章內(nèi)容簡介】 DPCM 編碼 的優(yōu)越性。 接著 介紹 增量調(diào)制DM(delt modultion)及自適應增量調(diào)制 DM(dptive delt modultion)的原理與運用 ，二者比較得出 DM 更容易跟蹤信號變化快的的語言 ,最后闡述了 DPCM 的由來及主要原理。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 第 四 章： 確定 DPCM 實現(xiàn) 的總體設計框圖 ,以及 DPCM 編碼和解碼 實現(xiàn)過程 的設計流程圖 , 并采用 MTLB 軟件對 DPCM 編解碼系統(tǒng)的實現(xiàn)進行了仿 真 。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 , 伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 2 語音 信號脈沖編碼基本理論 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 當 前 最主要 的 通信業(yè)務有電話 、 圖像 (傳真 、 電視 )等 ,它們 都是 時間 上 和幅度上連續(xù)的模擬信號 ,如果 要 想 實現(xiàn)數(shù)字化 的 傳輸和交換 ,則 首先 要做的就是 把模擬信號變 化 成數(shù)字信號 ， 電話信號數(shù)字化 一般被 稱為語音編碼 ,而 圖像信號數(shù)字化 就 被 稱為圖像編碼 。 雖然 兩 者各有 各的 特點 ,但 兩者 的 編碼原理基本 上 仍然是 一致 的 。 而 當前 的 通信網(wǎng)中 很多 業(yè)務 基本上 都是 電話業(yè)務 ,因此 語音編碼 將為本章討論 的 重點 。 可以說 這些理論對任何模擬信號數(shù)字化的實現(xiàn)過程都是適用的 ，其 不失一般意義 。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速 發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 依照 語音的特點 ,通常 把語音編碼方法分為 波形編碼 和 參量編碼 ， 波形編碼是指 對信號的波形進行編碼 ,它 具有較高重建信號質(zhì)量 的 能力 。 參量編碼 則是通過 提取語音信號的一些特征參量 ,從而 對其進行編碼 ,它的 特點是碼速率 較 低 ,但其 語音質(zhì)量 要 較波形編碼差一些 。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代 的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 波形編碼 的 質(zhì)量 比 較高 ,通常 在 300～ 3400Hz 話路通道中傳輸模擬信號 (例如模擬數(shù)據(jù)信號 、 電話信號 、傳真信號 及各種隨路信令信號等 )在數(shù)字化以后 ,仍 然可以 達到 原來的質(zhì)量容限 。 這一 特 點 是 通信網(wǎng) 由 模擬 轉(zhuǎn)換 為 數(shù)字過渡過程中極其 重要的 一點 。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 根據(jù)語音的特性，通常分為波形編碼和參數(shù)編碼類型的 兩類 語音編碼方法，波形編碼，用于編碼的信號波形，它具有更高的能力來重建信號的質(zhì)量。參數(shù)編碼是通過提取語音信號的參數(shù)的一些特點，從而編碼，它的特點是較低的比特率，但不如波形編碼的語音質(zhì)量。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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 煌贈狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 波形編碼質(zhì)量是比較高的，通常會在通道 300? 3400Hz 傳輸 各種 模擬信號（如模擬數(shù)據(jù)信號，電話信號，傳真信號，與信道相關(guān)信令的各種信號）后的數(shù)字仍實現(xiàn)其原來的質(zhì)量寬容。的通信網(wǎng)絡，其特征在于由模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是非常重要的。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模 集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 語音信號 有很多 波形編碼方法 ,例 如脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 、 自適應增量調(diào)制(DM)、 自適應差值脈沖編碼調(diào)制 (DPCM)、 子帶編碼 (SBC)、 矢量編碼 （ VQC:Vector Quntittion Coding） 等 。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率 要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 為對語音進行 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 。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編 解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 語音信號壓縮的基本原理 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 1. 1 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,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 設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 在數(shù)字通信中，語音信號被編碼為二進制數(shù)字序列，通過信道傳輸或存儲，在經(jīng)過解碼后恢復為可懂的語音。將語音信號編碼為二進制數(shù)字序列后再經(jīng)傳輸或儲存有其獨特的優(yōu)點。例如，可擺脫傳輸或存儲中噪聲的干擾。模擬傳輸信道的噪聲總是要使語音信號發(fā)生畸變，而數(shù)字通信只要有足夠的通信站，就能排除所有噪聲的影響；另一方面，磁帶錄音機存儲模擬信號時要受磁帶噪聲和其他噪聲的影響，而采用計算機存儲數(shù)字語音信號時，惟一的失真來自模數(shù)轉(zhuǎn)換前的低通濾波 。另外，數(shù)字編碼的信號還便于處理和加密、再生與轉(zhuǎn)發(fā)，也可與其他信號復用一個信道，設備便于集成等。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊靈跋廠糾兩額蕊狼腫鏡酮賞茅縣郎嘻瞧描虧杭惑拄連 歹磕煌贈狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 最簡單的語音編碼方法是對其直接進行模 /數(shù)變換；只要 其 取樣率足夠高，量化 每個樣本的比特數(shù)足夠 大 ， 那么就能 保證解碼恢復的語音信號有 非常 好的音質(zhì)， 而且也 不會丟失有用信息。 可是 對語音信號直接 進行 數(shù)字化 其 所需數(shù)碼率太高， 比 如普通電話通信中采用 8KHZ 取樣率，如用 12bit 進行量化，則數(shù)碼率為96kbit/s，這樣大的數(shù)碼率即使對很大容量的傳輸信道也是難以承受的。而語音信號用 PCM 編碼后，數(shù)碼率為 64kbit/s,不進行壓縮很難用調(diào)制解調(diào)器在電話線路上傳輸 ，所以必須進行壓縮編碼。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 對語音進行編壓縮碼的基本依據(jù)有兩個。一是，從產(chǎn)生的物理機理和語音結(jié)構(gòu)的性質(zhì)來看，語音 信號中存在較大的冗余度。從信息保持的角度講，只有當信源本身具有冗余度，才能對其進行壓縮。語音壓縮實質(zhì)上就是識別語音中的冗余度并設法去除掉它們。冗余度最主要部分可以分別從時域或頻域來考慮，歸納起來有以下幾個方面： 1，語音信號樣本間的相關(guān)性很強，即其短時譜不平坦。 2，濁音語音段具有準周期性。 3，聲道的形狀及其變化比較慢。 4，傳輸碼值的概率分布是非均勻的。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編 解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 語音編碼的第二個依據(jù)是利用人類聽覺的某些特性。人耳聽不到或感知不靈敏的語音分量可視為冗余（這種冗余可看作為主觀上的冗余），所以可以利用人耳感知模型，去除掉人耳感覺不靈敏的語音分量，而重構(gòu)后的語音質(zhì)量不明顯下降。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的 背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 總之，利用冗余度或者是聽覺上的制約，可以壓縮表示語音信號的必要信息，從而可降低傳輸速率或存儲容量。 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義 隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 下面給出脈沖編碼的基本框圖： 基于 DPCM的語音編解碼設計 311 緒論 課題研究的背景和意義隨著社會時代的發(fā)展 ,人類迅速進入信息時代 ,對于各種資源的利用率要求越來越高 ,從而 推動了語音編解碼技術(shù)的飛躍發(fā)展。與此同時 ,伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,以及超大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的不斷完善 ,使得語音編解碼技排懶據(jù)概墳皺完戲被隊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狹從剝宏浴懦溝據(jù)挨績振佃泵尊弗禱陛犬神怨跋助椒吁佩靖訛 取樣 量化 編碼模擬語音信號輸入 數(shù)字語音信號輸出 圖 1 模擬脈沖編碼框圖 基于 DPCM的語音編解碼設