自适应增量调制

数字语音的压缩编码：

波形编码 参数编码（模型编码） 混合编码
语音压缩编码的3类方法

波形编码 (Perception model-based compression) benefits : generic 语音质量 drawbacks : highest compression rates are difficult to 优 achieve >16kb/s 混合编码 Subband Examples :良 PCM, ADPCM, 波形编码
PCM 与音频编码
第3章 话音编码

重点：


脉冲编码调制(PCM) 增量调制与自适应增量调制 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 非均匀量化 增量调制 子带编码

难点：



波形声音的数据压缩

波形声音的码率 = 取样频率 × 量化位数 × 声道数
全频带声音的压缩编码：


第1代压缩编码：PCM编码 第2代压缩编码：感知声音编码
表3-02 多次复用的数据传输率
PCM在通信中的应用
• • • • • PCM信号复用的复杂程度，通常用“群(group)”表示 一次群(基群)的30路(或24路),北美叫做T1远距离数字通信线， 在欧洲叫做E1远距离数字通信线和E1等级。 二次群的120路(或96路) 三次群的480路(或384路)
PCM在通信中的应用
PCM在通信中的应用
• 1. 2. 3. 4. 5. 6. • 1. 2. 3. 4. 5. 6. 24路制的重要参数如下： 每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 12帧组成1复帧(用于同步)。 每帧由24个时间片(信道)和1位同步位组成。 每个信道每次传送8位代码，1帧有24 × 8 ＋1＝193位(位)。 数据传输率R＝8000×193＝1544 kb/s。 每一个话路的数据传输率＝8000×8=64 kb/s。 30路制的重要参数如下： 每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 16帧组成1复帧(用于同步)。 每帧由32个时间片(信道)组成。 每个信道每次传送8位代码。 数据传输率：R＝8000×32×8＝2048 kb/s。 每一个话路的数据传输率＝8000×8=64 kb/s。
数字网络等级 美国 64 kb/s话路数 总传输率(Mb/s) 数字网络等级 欧洲 64 kb/s话路数 T1/E1 24 1.544 1 30 T2/E2 96 6.512 2 120 T3/E3 672 44.736 3 480 T4/E4 4.32 274.176 4 1920 5 7680 T5/E5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
均匀量化


采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化，那么这种量化称 为均匀量化。均匀量化就是采用相同的“等分尺”来度量采样得 到的幅度，也称为线性量化 量化后的样本值Y和原始值X的差E=Y-X称为量化误差或量化噪声
非均匀量化



非线性量化：对输入信号进行量化时，大的输入信号 采用大的量化间隔，小的输入信号采用小的量化间隔。 这样就可以在满足精度要求的情况下用较少的位数来 表示。声音数据还原时，采用相同的规则。 在非线性量化中，采样输入信号幅度和量化输出数据 之间定义了两种对应关系，一种称为m 律压扩 (companding)算法，另一种称为A律压扩算法。 采样频率为8 kHz，样本精度为13位、14位或者16位 的输入信号，使用m 律压扩编码或者使用A律压扩编 码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出 的数据率为64 kb/s。这就是CCITT推荐的G.711标准。
m 律压扩和A律压扩
m 律压扩： 北美和日本等地区 13位PCM编码转换城8位。 A律压扩 欧洲和中国大陆等地区， 14位PCM编码转换城8位 输出信号均为64Kb/s

PCM在通信中的应用

提高线路利用率通常用下面两种方法 频分多路复用 :把传输信道的频带分成好几个窄带，每个窄 带传送一路信号。例如，一个信道的频带为1400 Hz，把这个 信道分成4个子信道(subchannels)：820～990 Hz, 1230～ 1400 Hz, 1640～1810 Hz和2050～2220 Hz，相邻子信道间相 距240 Hz，用于确保子信道之间不相互干扰。每对用户仅占 用其中的一个子信道。这是模拟载波通信的主要手段。 时分多路复用:把传输信道按时间来分割，为每个用户指定一 个时间间隔，每个间隔里传输信号的一部分，这样就可以使 许多用户同时使用一条传输线路。这是数字通信的主要手段。 例如，话音信号的采样频率f＝8000 Hz，它的采样周期＝125 m s，这个时间称为1帧(frame)。在这个时间里可容纳的话路 数有两种规格：24路制和30路制。

声音数字化有两个步骤：第一步是采样，就是每隔一 段时间间隔读一次声音的幅度；第二步是量化，就是 把采样得到的声音信号幅度转换成数字值。但那时并 没有涉及如何进行量化。量化有好几种方法，但可归 纳成两类：一类称为均匀量化，另一类称为非均匀量 化。采用的量化方法不同，量化后的数据量也就不同。 因此，可以说量化也是一种压缩数据的方法。


混合编码(Hybrid compression) Examples : CELP 4.8kb/s——16kb/s
脉冲编码调制(PCM)
PCM编码框图


―防失真滤波器”是一个低通滤波器，用来滤除声音频带以外的信 号； “波形编码器”可暂时理解为“采样器”； “量化器”可理解为“量化阶大小(step-size)‖生成器或者称为 “量化间隔”生成器。
中 参数编码,源编码 (Production model-based 差 compression ) 模型编码（源编码） 坏 benefits : highest possible compression 2.4Kb/s 码率(kb/s) drawbacks : signal source(s) must be know 1 2 4 8 16 32 64 极 中 Examples : vocoder 低 低