[工學(xué)]5第三講語音信號(hào)數(shù)字化及壓縮編碼-資料下載頁
2025-01-19 10:47本頁面
【正文】 語音編碼器 波形編碼器 參量編碼器 頻域 時(shí)域 非差分 子帶編碼 自適應(yīng)變換域編碼 差分 PCM DPCM ?M 連續(xù)可變斜率 ?M ADPCM APC 線性預(yù)測編碼 信道聲碼器 共振峰聲碼器 倒頻譜聲碼器 語音激勵(lì)聲碼器 多脈沖激勵(lì) LPC 碼本激勵(lì) LPC 矢量和激勵(lì) LPC 混合編碼器 2022/2/16 43 ? 波形編碼 ? 力圖使重建語音信號(hào)保持原始語音波形 ? 語音信號(hào)作為一般信號(hào)進(jìn)行處理 ? 適應(yīng)能力強(qiáng)，重建語音質(zhì)量好 ? 編碼速率較高，一般應(yīng)用于 64－ 16K速率 ? 參量編碼（聲碼器） ? 通過對(duì)語音信號(hào)特征參數(shù)的提取及編碼，力圖使語音信號(hào)有盡可能高的可懂度，保持語音的語意 ? 重建語音信號(hào)的波形與原始語音信號(hào)的波形可能有相當(dāng)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(diǎn)，同時(shí)又利用波形編碼器的特點(diǎn) ? 提取語音參數(shù)，優(yōu)化激勵(lì)信號(hào)使其達(dá)到與原始語音的波形匹配 ? 中速率語音編碼 ? － 16K，應(yīng)用于蜂窩移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn) ? 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(yù)測編碼 LPC的原理 ? 原理：模型化人類語音信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)制，提取模型參數(shù)，并且只傳輸模型的參數(shù)。 ? 語音信號(hào)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(lì)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(shí)變?yōu)V波器 ????????類似白噪聲聲帶不振動(dòng)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(dòng)濁音語音2022/2/16 46 LPC語音編碼 語音信號(hào)相鄰樣點(diǎn)之間又很強(qiáng)的相關(guān)性，可以用過去的樣點(diǎn)的線性組合來預(yù)測未來的樣點(diǎn) 預(yù)測的誤差 因此 上式可看成信號(hào) e(n)激勵(lì)一個(gè)全極點(diǎn)濾波器 得到語音信號(hào) 與人的發(fā)聲過程吻合，采用清音及濁音二元激勵(lì)模型即可合成語音 使誤差均方最小，可求得一組預(yù)測系數(shù) {ak}， 傳送：預(yù)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(lì) 隨機(jī)噪聲 清 / 濁音開關(guān) 增益 基音周期 全極點(diǎn)聲道濾波器 合成語音 線性預(yù)測語音產(chǎn)生模型 緩沖器 線性預(yù)測 量化濾波器 編碼器 清濁音檢測 編碼器 基音周期檢測 編碼器 譯碼器 譯碼器 譯碼器 合成器 噪聲激勵(lì) 濁音激勵(lì) 語音輸入 語音輸出 2022/2/16 48 碼激勵(lì)線性預(yù)測（ CELP）聲碼器 ? 基本原理 ? 與 LPC類似，有激勵(lì)信號(hào)以及聲道濾波器 ? 激勵(lì)信號(hào)不再是二元激勵(lì)，而是兩種碼本：長時(shí)基音預(yù)測自適應(yīng)碼本和隨機(jī)碼本 ? 自適應(yīng)碼本描述語音信號(hào)的周期性，隨機(jī)碼本則用來逼近語音信號(hào)經(jīng)過短時(shí)和長時(shí)預(yù)測后的線性預(yù)測余量信號(hào) ? 從自適應(yīng)碼本和隨機(jī)碼本中搜索出最佳激勵(lì)矢量乘以各自的增益后相加，即得到激勵(lì)，送入合成濾波器得到合成語音 ? 合成語音與原始語音的誤差通過感覺加權(quán)濾波器可得到感覺加權(quán)誤差，按均方誤差最小的原則搜索最佳的碼字矢量 2022/2/16 49 60隨機(jī)碼本151260自適應(yīng)碼本1256線性預(yù)測濾波器u v?gsgaiais感覺加權(quán)濾波器最小感覺加權(quán)誤差輸入語音?s sCELP編碼器框圖 ? CELP的難點(diǎn) ?碼本中的矢量生成 ?碼矢量的快速搜索 2022/2/16 50 子帶編碼 ? 工作原理 ? 用一組帶通濾波器將輸入信號(hào)分成若干個(gè)在不同頻率段上的子帶信號(hào)，然后將這些子帶信號(hào)經(jīng)過頻率搬移變換成基帶信號(hào)，再對(duì)它們?cè)谀问项l率上分別取樣。取樣后的信號(hào)經(jīng)過量化和編碼，合并成一個(gè)總的碼流傳送給接收端。 ? 在接收端，首先把碼流分成與原來的各個(gè)子帶信號(hào)相對(duì)應(yīng)的子帶碼流，然后解碼、將頻譜搬移至原來的位置，最后經(jīng)帶通濾波、相加得到重建的信號(hào) ? 優(yōu)點(diǎn) ? 可以利用人耳（或人眼）對(duì)不同頻率信號(hào)的感知靈敏度不同的特性，在人的聽覺（或視覺）不敏感的頻段采用較粗糙的量化，從而達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的； ? 各個(gè)子帶的量化噪聲都束縛在本子帶內(nèi)，這就可以避免能量較小的頻帶內(nèi)的信號(hào)被其它頻段中的量化噪聲所淹沒； ? 通過合理分配比特，可以獲得更好的主觀質(zhì)量 2022/2/16 51 帶通濾波 頻率搬移 量化編碼合路帶通濾波 頻率搬移 量化編碼帶通濾波 頻率搬移 量化編碼)( ns1W?2W?MW?112 Wfs??S B C編 碼器發(fā)信碼22 2 Wf s ??MsMWf ?? 2解碼 頻率搬移 帶通濾波解碼 頻率搬移 帶通濾波解碼 頻率搬移 帶通濾波分路1W?2W?MW?)( nsrS B C解 碼器收信碼sfsfs
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