四川大學計算機學院多媒體基礎語音編碼-在線瀏覽
2025-04-05 19:48本頁面
【正文】 編碼 ?聲音信號經過數字化以后將產生大量的數據。 ? 氣流、聲門可以等效為一個 激勵源 ，聲道可以等效為一個時變 濾波器 （共振峰）。 語音的分類 ?濁音（ voiced sounds）：聲道打開，聲帶在先打開后關閉，氣流經過使聲帶要發(fā)生張馳振動，變?yōu)闇手芷谡駝託饬鳌? ?清音（ unvoiced sounds）：聲帶不振動，而在某處保持收縮，氣流在聲道里收縮后高速通過產生湍流，再經過主聲道（咽、口腔）的調整最終形成清音。 ?爆破音（ plosive sounds）：聲道關閉之后產生壓縮空氣然后突然打開聲道所發(fā)出的聲音。 ?合成質量： 80％－ 90％的可懂度，聽起來象機器講話，失去了講話者的特征 語音編碼器的分類 ?語音編碼的分類 ? 基于數據的統(tǒng)計特性進行編碼 ? 波形編碼 ：目標是使重建語音波形保持原波形的形狀，如 PCM、 DPCM、 APCM、 ADPCM等算法。 ? 防失真濾波器：低通濾波器，用來濾除聲音頻帶以 外的信號 ? 波形編碼器：可理解為采樣器 ? 量化器：可理解為“量化階大小 (stepsize)”生成器或 者稱為“量化間隔”生成器 ? PCM實際上是模擬信號數字化 ? 模擬聲音數字化的兩個步驟： ? 第一步是采樣，就是每隔一段時間間隔讀一次聲音 的幅度 ? 第二步是量化，就是把采樣得到的聲音信號幅度轉 換成數字值 PCM時分多路復用 ? PCM編碼早期主要用于話音通信中的多路復用 ? 時分多路復用是在同一條通信線路上使用不同時段 “同時”傳送多個獨立信號的通信方法 ? 時分多路復用的核心思想是將時間分成等間隔的時 段，為每對用戶指定一個時間間隔，每個間隔傳輸 信號的一部分 ? 例如，話音信號的采樣頻率 f＝ 8000 Hz/s，它的采樣 周期＝ 125 s，這個時間稱為 1幀 (frame)。 ? 每幀由 24個時間片 (信道 )和1 位同步位組成 ? 每個信道每次傳送 8位代碼， 1幀有 24 8 ＋ 1＝ 193位 (位 ) ? 數據傳輸率 R＝ 8000 193＝ 1544 kb/s ? 每一個話路的數據傳輸率＝ 8000 8=64 kb/s PCM時分多路復用 ?30路制的重要參數如下： ? 每秒鐘傳送 8000幀，每幀 125s ? 16幀組成 1復幀 (用于同步 ) ? 每幀由 32個時間片 (信道 )組成 ? 每個信道每次傳送 8位代碼 ? 數據傳輸率： R＝ 8000 32 8＝ 2048 kb/s ? 每一個話路的數據傳輸率＝ 8000 8=64 kb/s ?線路利用率 ? 使用時分多路復用技術時，由于當信道無數據傳輸 時仍給那個信道分配時間槽，因此線路利用率較低 ? 為解決這個問題，開發(fā)了統(tǒng)計時分多路復用技術 (statistical time division multiplexing, STDM)。圖中的 N表示話路數，無論 N＝ 30還是 N＝ 24，每個信道的數據率都是 64 kb/s，經過一次復用 后的數據率就變成 2048 kb/s(N＝ 30)或1544 kb/s(N＝ 24) ? 在數字通信中在北美，具有 1544 kb/s數據率的線路叫做“ T1遠距離數字通信線 路”，提供這種數據率的服務級別稱為 T1等級 ? 在歐洲，具有 2048 kb/s數據率的線路叫做“ E1遠距離數字通信線 路”，提供這種數據率的服務級別稱為 E1等級 ? T1/E1， T2/E2， T3/E3， T4/E4和 T5/E5的數據傳輸率 PCM時分多路復用 PCM時分多路復用 ?T1/E1， T2/E2， T3/E3， T4/E4和 T5/E5的數據傳輸率 增量調制 ? △調制 (delta modulation， DM)，是一種預測編碼技術 ? 對實際的采樣信號與預測的采樣信號之差的極性進行編碼。 ? 在檢測到斜率過載時開始增大量化階 Δ，而在輸入 信號的斜率減小時降低量化階 Δ ? 例如，宋 (Song)在 1971描述的 ADM技術中提出：每當輸出 不變時量化階增大 50%；每當輸出值改變時，量化階減小 50% ? 又如，由格林弗基斯 (Greefkes)在 1970年提出的連續(xù)可變斜 率增量調制 (CVSD)的基本方法是：如果連續(xù)可變斜率增量 調制器的輸出連續(xù)出現三個相同值時，量化階加一個大的 增量，反之，就加一個小的增量。 MC3417/MC3418用于民用， MC3517/MC3518用于 軍用 APCM ? 中文術語為自適應脈沖編碼調制， adaptive pulse code modulation的縮寫 ? 根據輸入信號幅度大小來改變量化階大小的一種 波形編碼技術 ? 自適應 – 瞬時自適應，即量化階的大小每隔幾個樣本就改變 – 音節(jié)自適應，即量化階的大小在較長時間里發(fā)生變化 APCM ? 前向自適應 (forward adaptation)：根據未量化的樣本值的均 方根值來估算輸入信號的電平，以此來確定量化階的大 小，并對其電平進行編碼作為邊信息 (side information)傳送 到接收端 APCM ? 后向自適應 (backward adaptation)：從量化器剛輸出的過去 樣本中提取量化階信息。)(kiiik xkax1????? kk xx最簡單的 DPCM x 0 1 2 1 1 2 3 3 4 4 x’’ 0 0 1 2 1 1 2 3 3 4 e 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 自適應差分脈沖編碼調制 ? ADPCM的中文術語為自適應差分脈沖編碼調制 ? adaptive difference pulse code modulation的縮寫 ?
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