[工學(xué)]5第三講語音信號數(shù)字化及壓縮編碼-在線瀏覽
2025-03-08 10:47本頁面
【正文】 ? 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 簡單，多路 PCM簡單 P C MM5nP C MM4,3,8008) g (102623信噪比差于時，在信噪比優(yōu)于時，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音信號的特性各不相同 ? 語音信號只能認(rèn)為是短時平穩(wěn) ? 采用固定的預(yù)測系數(shù)不可能對所有的語音信號獲得最好的結(jié)果，因此有必要采取自適應(yīng)的算法 ? ADPCM的設(shè)計思路 ?盡可能消除語音信號中的冗余 ?對消除冗余后的信號進(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 2022/2/16 28 ?自適應(yīng)量化 ? 針對被量化信號的變化狀態(tài)，隨時調(diào)節(jié)量化臺階大小以匹配輸入信號的時變方差 ? 前向估值的自適應(yīng)量化 ?對輸入信號尚未量化的樣本計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算輸出信號的方差估值并確定量化臺階 ?沒有延時，但影響估值的追蹤速度 2022/2/16 29 ? 自適應(yīng)預(yù)測 ? 前向估值的自適應(yīng)預(yù)測 ?思路與前向估值量化一致，同樣有編碼延時及邊信息傳輸?shù)葐栴} ? 后向估值的自適應(yīng)預(yù)測 ?利用已量化的樣本或發(fā)送數(shù)據(jù)更新預(yù)測系數(shù) 緩存器提取預(yù)測系數(shù)量化預(yù)測器前向自適應(yīng)預(yù)測原理圖)( ns +量化器自適應(yīng)預(yù)測邏輯預(yù)測器)( ns＋－后向自適應(yīng)預(yù)測原理圖2022/2/16 30 信源編碼 ? 信源編碼的目的 ? 減少信源輸出符號序列的冗余度，提高符號的平均信息量 ? 信源編碼的主要方法 ? 針對信源輸出的符號序列的統(tǒng)計特性，尋找一定的方法把信源輸出序列符號變換為最短的碼字序列，使每個碼元所攜帶的平均信息量為最大，同時又盡可能保證無失真的恢復(fù)出原來的符號序列 ? 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)編碼對象出現(xiàn)的概率分配不同長度的代碼，以保證總的代碼長度最短 ?需要知道信號的概率分布，可采用數(shù)學(xué)模型建模的方式或根據(jù)大量樣本信號進(jìn)行統(tǒng)計得到 ?典型編碼算法： Huffman編碼 ? 預(yù)測編碼 ?利用信號之間的相關(guān)性，預(yù)測未來的信號，對預(yù)測的殘差信號進(jìn)行編碼 ? 變換編碼 ?利用信號在不同的函數(shù)空間分布的不同，選擇合適的函數(shù)將信號從一種信號空間變換到另一種有利于壓縮編碼的信號空間，再進(jìn)行編碼 ?常用的函數(shù)變換： DFT、 Walsh、 DCT、 Haar ? 識別編碼 ?分解文字、語音、圖象的基本特征，與匯集這些基本特征的樣本集進(jìn)行對照識別，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 ?一個熵為 H的信源，當(dāng)信源速率為 R時，只要 RH，則能夠以任意小的錯誤概率進(jìn)行編碼；反之，如果RH，則無論采用多么復(fù)雜的編碼器和譯碼器，錯誤概率都不可能達(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 x經(jīng)過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 語音與圖像壓縮編碼 類型 帶寬 KHZ 采樣率 KHZ 比特 /樣點 比特率 kb/s 電話語音 ～ 8 12 96 寬帶語音 ～ 7 16 14 224 調(diào)頻廣播 ～ 15 32 16 512 CD光盤 ～ 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 ? 圖像壓縮編碼的必要性 ? 圖像的數(shù)據(jù)量巨大，一般必須進(jìn)行壓縮編碼 ? 圖像壓縮編碼的依據(jù) ? 圖像信號在結(jié)構(gòu)和統(tǒng)計上存在大量的冗余度 ? 結(jié)構(gòu)冗余度：空間和時間上的強相關(guān)性 ? 統(tǒng)計冗余度：被編碼信號概率分布的不均勻 ? 基于人眼的視覺特性 ? 人眼對某些失真較不敏感，察覺不到圖像的某些細(xì)微變化 ? 圖像壓縮編碼的評價 ? 壓縮效率：壓縮前后編碼速率的比值 ? 壓縮質(zhì)量：恢復(fù)圖像的質(zhì)量 ? 編碼算法的復(fù)雜度 ? 編解碼延時 ? 圖像編碼采取的主要技術(shù)措施 ? 利用離散余弦變換，去除各象素點在空間域的相關(guān)性 ? 通過幀間預(yù)測差分編碼，去除活動圖像的時間相關(guān)性 ? 采用熵編碼技術(shù)，使編碼域信源的概率模型相匹配 ? 利用人眼的視覺特性，進(jìn)行自適應(yīng)量化編碼 ? 通過緩沖存儲器實現(xiàn)變長碼輸入與定長碼輸出之間的匹配 ? , 2022/2/16 36 圖像壓縮編碼方法
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