语音编码分类及编解码标准解读
语音编码的基本方法
语音编码的基本方法
语音编码是将语音信号转换成数字形式以便于存储、传输和处理的过程。
以下是一些常见的语音编码方法：
1. 脉冲编码调制（PCM）：
• PCM是一种最基本的语音编码方法，它将模拟语音信号在时间上均匀采样，并将每个样本的振幅量化为数字形式。
•采样率和量化位数是PCM中的两个重要参数，它们决定了数字表示的精度和数据量大小。
2. 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）：
• ADPCM是一种通过对语音信号进行预测和差分编码来减小数据量的方法。
它利用前一个采样的信息来预测当前采样，并只编码预测误差。
•由于只需要编码误差，ADPCM相比于PCM可以实现更高的压缩比。
3. 线性预测编码（LPC）：
• LPC是一种基于声道建模的编码方法，它假设语音信号是由声道和激励信号的组合产生的。
• LPC通过对语音信号进行分析，提取声道特征，并将其参数化以减小数据量。
4. 矢量量化：
•矢量量化是一种高效的无损压缩方法，通过将一组相邻的样本映射到一个矢量码本中的一个向量，从而减小数据量。
5. 变换编码：
•将语音信号通过某种变换（如傅立叶变换）转换到频域，然后对频域信息进行编码。
其中，MP3是一种常见的基于变换编码的方法。
6. 深度学习方法：
•近年来，深度学习技术在语音编码领域取得了显著进展。
循环神经网络（RNN）和卷积神经网络（CNN）等模型被用于语音特征提取和编码。
这些方法有各自的优点和适用场景，选择合适的编码方法通常取决于应用需求、带宽要求以及对音频质量的要求。
音频的编解码
音频编码解码基本概念介绍对数字音频信息的压缩主要是依据音频信息自身的相关性以及人耳对音频信息的听觉冗余度。
音频信息在编码技术中通常分成两类来处理，分别是语音和音乐，各自采用的技术有差异。
语音编码技术又分为三类：波形编码、参数编码以及混合编码。
波形编码：波形编码是在时域上进行处理，力图使重建的语音波形保持原始语音信号的形状，它将语音信号作为一般的波形信号来处理，具有适应能力强、话音质量好等优点，缺点是压缩比偏低。
该类编码的技术主要有非线性量化技术、时域自适应差分编码和量化技术。
非线性量化技术利用语音信号小幅度出现的概率大而大幅度出现的概率小的特点，通过为小信号分配小的量化阶，为大信号分配大的量阶来减少总量化误差。
我们最常用的G.711标准用的就是这个技术。
自适应差分编码是利用过去的语音来预测当前的语音，只对它们的差进行编码，从而大大减少了编码数据的动态范围，节省了码率。
自适应量化技术是根据量化数据的动态范围来动态调整量阶，使得量阶与量化数据相匹配。
G.726标准中应用了这两项技术，G.722标准把语音分成高低两个子带，然后在每个子带中分别应用这两项技术。
参数编码：广泛应用于军事领域。
利用语音信息产生的数学模型，提取语音信号的特征参量，并按照模型参数重构音频信号。
它只能收敛到模型约束的最好质量上，力图使重建语音信号具有尽可能高的可懂性，而重建信号的波形与原始语音信号的波形相比可能会有相当大的差别。
这种编码技术的优点是压缩比高，但重建音频信号的质量较差，自然度低，适用于窄带信道的语音通讯，如军事通讯、航空通讯等。
美国的军方标准LPC-10，就是从语音信号中提取出来反射系数、增益、基音周期、清/浊音标志等参数进行编码的。
MPEG-4标准中的HVXC声码器用的也是参数编码技术，当它在无声信号片段时，激励信号与在CELP时相似，都是通过一个码本索引和通过幅度信息描述；在发声信号片段时则应用了谐波综合，它是将基音和谐音的正弦振荡按照传输的基频进行综合。
语音编码技术的分类
语音编码技术的分类语音编码技术是将语音信号经过压缩、编码处理后转化为数字数据的技术，广泛应用于语音通信、语音识别、语音合成等领域。
根据不同的实现方式和压缩算法，可以将语音编码技术分为以下几个分类。
首先是有损压缩编码技术，这种技术通过牺牲一定的语音质量来达到较高的压缩比。
最典型的有损压缩算法是线性预测编码（LPC）和线性预测编码（LPC）特征序列编码。
LPC通过分析语音信号的谐波结构和共振峰来捕捉语音的重要信息，然后利用这些信息对语音进行重建。
而LPC通过分析语音信号的自相关性和频谱平滑性来获得语音的预测系数，从而实现对语音信号的压缩。
其次是无损压缩编码技术，这种技术通过保留原始语音信号的全部信息来实现压缩。
无损压缩编码技术对于一些对音质有较高要求的应用场景非常重要，比如语音识别和语音合成。
最常见的无损编码算法是自适应差分编码（ADPCM）和矢量量化编码（VQ）。
ADPCM通过预测当前语音样本和前一样本之间的差值，并将该差值保存为编码结果，以实现高压缩比。
第三是混合压缩编码技术，也称为变速压缩编码技术。
这种技术通过对不同部分使用不同的压缩算法来实现。
最常见的变速编码算法是多速率编码（MRC）和多步骤编码（MSC）。
MRC通过对语音信号的不同频段采用不同的压缩算法，对于高频部分使用有损压缩算法进行压缩，对于低频部分使用无损压缩算法进行压缩，从而实现更高的压缩比。
MSC对语音信号进行多次压缩，每次压缩只保留重要的信息，通过多次压缩后，达到较高的压缩比。
总的来说，语音编码技术的分类包括有损压缩编码技术、无损压缩编码技术和混合压缩编码技术。
不同的技术分类适用于不同的应用场景，在实际应用中需要根据具体需求权衡语音质量和压缩比，选择合适的编码技术。
对于语音通信等实时场景，需要保证较高的语音质量，可以选择无损压缩编码技术；而对于语音识别和语音合成等需要高压缩比的应用场景，可以选择有损压缩编码技术。
混合压缩编码技术则提供了在不同部分使用不同压缩算法的灵活性，适用于更细粒度的应用需求。
5g通信的语音编码标准
5g通信的语音编码标准在5G通信系统中，语音编码技术是实现高效、可靠和低延迟语音传输的关键。
以下是关于5G通信的语音编码标准的主要内容：1. 音频编解码器标准在5G通信中，音频编解码器（Audio Coder）标准是实现语音信号的压缩和编码的核心技术。
目前，3GPP组织正在制定新一代的音频编解码器标准，称为3 (Low Complexity Communication Efficient Coding)。
该标准旨在提供低复杂度、高通信效率的音频编码方案，以适应5G通信的高速率、大带宽和低延迟的需求。
2. 语音传输协议标准5G通信系统需要提供低延迟、高可靠性的语音传输协议。
为了实现这一目标，一些新兴的语音传输协议正在被开发和应用。
其中最具代表性的两种技术是VoNR (Voice over New Radio)和VoLTE (Voice over LTE)。
这两种技术都旨在提供高效的语音传输方案，同时保证低延迟和高可靠性。
VoNR是一种基于5G NR（新无线电）技术的语音传输协议。
它利用5G的高速率和低延迟特性，实现在移动通信网络中传输语音和视频信号。
VoNR可以提供比传统VoLTE技术更高的频谱效率和更低的传输延迟，从而提供更好的语音通话体验。
VoLTE是一种基于LTE技术的语音传输协议。
它利用LTE的高速率和低延迟特性，实现在移动通信网络中传输语音信号。
VoLTE可以提供与VoNR相似的语音质量和低延迟性能，但需要在LTE网络中进行优化和部署。
3. 语音质量评估和测量标准为了确保5G通信中的语音质量，需要制定相应的语音质量评估和测量标准。
这些标准应该能够评估各种语音编码器和传输协议的性能，以确保它们能够提供高质量的语音传输。
例如，主观音质评估（Subjective音质Evaluation）和客观音质评估（Objective音质Evaluation）是两种常用的语音质量评估方法。
主观音质评估是通过人的听觉感受来评估音质的好坏，客观音质评估则是通过测量信号的客观指标如失真度、噪声水平等来评估音质。
2 语音编码技术2
移动通信中采用的语音编码方法主要取决于无线 移动信道的条件:
(1) 由于频率资源十分有限 , 因此要求编码信号的 速率较低; 由于移动信道的传播条件恶劣, 因而编码算 法应有较好的抗误码特性。 (2) 另外, 从用户的角度出发, 还应有较好的话音质 量和较短的时延。
移动通信对数字语音编码的要求如下:
掩蔽阈值
被掩蔽掉的不可闻信号的最大声压级称为
掩蔽门限和掩蔽阈值（masking threshold）,
在这个掩蔽阈值以下的声音将被掩蔽掉。
掩蔽效应分为同时掩蔽(频域掩蔽)和短时
掩蔽（时域掩蔽）。同时掩蔽是指存在一个弱
信号和一个强信号，当其频率接近时，强信号
会提高弱信号的阈值，就会导致弱信号变得不 可闻。
寻求低速高质的语音编码方法一直是数字通信
领域的一个重要研究课题。
一个重要概念：对反映语音信号特征的参量进
行编码与传输而不是对信号的时域波形本身， 即所谓参量编码。可大大降低编码信号的速率。
参量编码的基础是语音信号特征参数的提取与
语音信号的恢复，这将涉及到语音产生的物理 模型。
2.2 参数编码——定义
pL ( x) 0.5e
正常人的听觉系统是极为灵敏的，可听声的范围 为20Hz-20kHz。 可听声的最小声压级(dB)称为听阈。-5～130dB， 对低频和高频是不敏感的，听阈为60dB，在1kHz附近 最敏感。
人耳的掩蔽效应
人耳的掩蔽（masking phenomenon）效应: 在一个强信号附近弱信号将变得不可闻，被掩 蔽掉了。
iong、uan、uen、uang、ueng、 ü an、ü n
鼻韵母
i表示3个韵母，即韵母、舌尖前韵母和舌尖后韵母。
g.8275.1 标准
g.8275.1 标准本标准规定了基于互联网的通信系统中的语音编解码技术要求、测试方法、认证规则等方面的内容。
本标准适用于基于互联网的通信系统的设计、开发、生产、测试和认证等环节。
一、术语和定义在本标准中，以下术语和定义适用于本标准。
1.语音编解码：指将语音信号转换成数字信号，并进行编码的过程。
2.认证：指对通信设备或系统进行测试和验证，确保其符合相关标准和规定的过程。
二、要求基于互联网的通信系统应符合以下要求：1.语音质量：编解码器应提供高质量的语音传输，确保通话清晰、无失真。
2.带宽要求：编解码器应适应不同的网络带宽条件，确保语音传输的稳定性和可靠性。
3.兼容性：编解码器应支持不同品牌和型号的通信设备，具有良好的兼容性和互操作性。
4.安全性和隐私保护：编解码器应采用安全性和隐私保护技术，确保通信数据的安全性和保密性。
三、测试方法为了验证编解码器的性能和功能是否符合要求，应采用以下测试方法：1.音频测试：通过对比测试，评估编解码器的语音质量和音质。
2.网络适应性测试：通过模拟不同网络带宽条件，测试编解码器的适应性。
3.兼容性测试：测试编解码器在不同品牌和型号的通信设备上的表现。
4.安全性和隐私保护测试：评估编解码器在安全性和隐私保护方面的性能和功能。
四、认证规则为了确保基于互联网的通信系统符合相关标准和规定，应执行以下认证规则：1.认证机构：认证机构应具备相应的资质和经验，能够提供有效的认证服务。
2.认证流程：认证机构应制定合理的认证流程，确保认证过程的公正、公平和透明。
3.认证周期：认证周期应合理，确保认证过程不会对通信系统的建设和运营造成影响。
4.认证结果：认证机构应对认证结果负责，确保认证结果真实、准确、可靠。
总之，《g.8275.1标准》是针对基于互联网的通信系统中的语音编解码技术要求、测试方法、认证规则等方面制定的标准，对于保障通信系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
语音编码格式名词解释
语音编码格式名词解释
语音编码格式是指将语音信号转换为数字信号的过程，以便在数字通信系统中传输和存储。
以下是一些常见的语音编码格式及其解释：
1. PCM（脉冲编码调制）：将模拟语音信号转换为数字信号的最基本方法，每秒钟采样8000次，每次采样用8位或16位表示。
2. ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）：采用自适应算法对PCM信号进行压缩，从而减少传输带宽和存储空间。
3. MP3（MPEG音频层3）：一种有损压缩格式，通过去除人耳听不见的音频信号来减小文件大小。
4. AAC（高级音频编码）：一种有损压缩格式，比MP3更高效，可以实现更高质量的音频传输和存储。
5. Opus：一种开放源代码的音频编码格式，支持低延迟和高质量的音频传输。
学习技巧：
1. 熟悉常见的语音编码格式，了解它们的特点和适用场景。
2. 学习数字信号处理和音频编码的基本原理，包括采样、量化、压缩等。
3. 练习使用相关的工具和软件，如Audacity、FFmpeg等，实践音频编码和解码的过程。
4. 参考相关的文献和教程，了解最新的音频编码技术和发展趋势。
语音编码的基本方法
语音编码的基本方法语音编码是将语音信号转换为数字信号的过程，以便能够利用数字信号处理技术进行存储、传输、分析和合成。
语音编码的目标是尽可能减小存储和传输所需的比特率，同时尽量保持原始语音信号的质量。
下面将介绍语音编码的基本方法。
1.线性预测编码（LPC）线性预测编码（Linear Predictive Coding，LPC）是一种基于声道模型的语音编码方法。
该方法假设语音信号可以由线性滤波器和一个激励源合成。
LPC编码先通过线性预测分析，估计出语音信号的线性滤波器参数，然后将这些参数进行编码传输。
2.矢量量化矢量量化是一种有损数据压缩技术，也是常用的语音编码方法。
它将一组相关的样本（向量）映射到一组有限的离散码字中。
在语音编码中，矢量量化可以应用于线性预测编码的残差信号，以及其他一些语音特征参数的编码。
3.短时傅里叶变换编码（STFT）短时傅里叶变换编码（Short-Time Fourier Transform，STFT）是一种频域分析方法，常用于语音信号的编码。
STFT将语音信号分段进行傅里叶变换，将时域信号转换为频域信号，然后对频域信号进行编码传输。
4.频率对齐线性预测编码（FSLP）频率对齐线性预测编码（Frequency-Selective Linear Prediction，FSLP）是一种新型的语音编码方法。
它通过对语音信号进行预处理，将频率对齐后的语音信号分帧，然后利用线性预测分析得到每一帧的滤波器系数，并对这些系数进行编码传输。
5.自适应编码自适应编码是一种根据传输条件自动调整编码参数的方法。
最常见的自适应编码方法是可変速率编码（Variable Bit Rate，VBR）和可变码率编码（Adaptive Bit Rate，ABR）。
这些编码方法根据语音信号的特性和传输条件，动态调整编码参数，以尽可能减小比特率，并保持较高的语音质量。
除了上述几种基本方法，还有很多其他的语音编码技术，如无失真编码、人工神经网络编码等。
语音编解码技术课件PPT
目录
Contents
• 语音编解码技术概述 • 语音编解码技术原理 • 常见语音编解码技术 • 语音编解码技术性能评估 • 语音编解码技术发展趋势 • 语音编解码技术应用案例
01 语音编解码技术概述
语音编解码技术的定义
语音编解码技术
是一种将模拟语音信号转换为数字信号，以及将数字信号还原为模拟语音信号 的技术。
பைடு நூலகம்
智能语音助手的应用
智能语音助手如Siri、Alexa等，都依赖于语音编解码技术 来处理用户的语音输入。
这些应用首先通过语音编解码技术将用户的语音转换为数 字信号，然后进行识别和处理，最后再将处理结果以语音 的形式输出，这其中语音编解码技术的性能直接影响到语 音助手的识别准确率和响应速度。
音频编辑软件的应用
VS
详细描述
G.729编码利用了语音信号的线性预测特 性和人类的听觉特性，通过建立一个码本 并选择最接近的匹配项来压缩数据。 G.729编码具有较低的数据量和较好的音 质，广泛应用于无线通信和网络传输等领 域。
AMR-NB编码
总结词
AMR-NB（Adaptive Multi-Rate Narrowband）是一种针对窄带语音的压缩标准， 它支持多种比特率和语音质量。
编解码过程
包括采样、量化和编码三个步骤，其中采样是将连续的模拟信号转换为离散的 数字信号，量化是将连续值转换为离散值，编码则是将数据转换为可以在数字 通信系统中传输的格式。
语音编解码技术的发展历程
01
起始阶段
02
发展阶段
20世纪60年代，PCM（脉冲编码调制） 技术的出现，实现了模拟语音信号的数 字化。
20世纪80年代，G.711、G.722等语 音编解码标准的制定，推动了数字语 音通信的发展。
四种语音编码方法简介
四种语⾳编码⽅法简介
G.711编码
G.711 ⼀种⾳频压缩标准，⽤于数字PBX/ISDN上的数字式电话。
在G.711中，经过编码的语⾳已经具有了在PSTN中或者通过PBX传输数字语⾳的正确格式。
G.711使⽤的是64Kbps的带宽。
符合G.711的设备可以与其他G.711设备进⾏通信，但是不能与G.723设备通信。
ITU-T在它的G 系列建议中详细介绍了这项标准。
iLBC编码
iLBC 是全球著名语⾳引擎提供商Global IP Sound开发，它是低⽐特率的编码解码器，提供在丢包时具有的强⼤的健壮性。
iLBC 提供的语⾳⾳质等同于或超过 G.729 和 G.723.1，并⽐其它低⽐特率的编码解码器更能阻⽌丢包。
iLBC 以13.3 kb/s (每帧30毫秒)和15.2 kb/s (每帧20毫秒)速度运⾏，很适合拨号连接。
G.729编码
G.729 ITU-T的标准语⾳算法。
它描述了⽤CS-ACELP⽅法以8Kbps的⽐特速率对语⾳进⾏编码/译码的⽅法。
G.723.1编码
G.723.1 ⼀种能够以⾮常低的位速率压缩语⾳或者⾳频信号的压缩技术，它是H.324标准系列的⼀部分。
这种编译码⽅式可以使不同的通信设备利⽤⼀种标准化的通信协议进⾏通信。
它可以⽤在以6.4或者5.3Kbps产⽣数字⾳频信号的数字式PBX/ISDN上。
较⾼的⽐特速率可以提供较⾼的声⾳质量。
较低的⽐特速率可以为系统设计⼈员提供更⾼的灵活性。
ITU-T在它的G系列建议中详细介绍了这项标准。
音频编码和解码的原理和常见格式
音频编码和解码的原理和常见格式音频编码和解码是数字音频处理中的重要环节，它们影响着音频信号的传输和存储效率，以及音质的表现。
本文将介绍音频编码和解码的原理，并介绍几种常见的音频格式。
一、音频编码的原理音频编码是将模拟音频信号或数字音频信号转化为能够有效传输和存储的数字数据的过程。
音频编码的目标是在保证音质的前提下，尽可能减少数据的存储空间和传输带宽。
1. 采样和量化音频信号是连续的模拟信号，为了将其转化为数字信号，首先需要对其进行采样和量化。
采样是指以一定的时间间隔对音频信号进行抽样，将每个采样点的幅值转化为数字表示。
量化则是对采样点的幅值进行量化，将其映射到离散的数字级别上。
2. 压缩编码在音频编码的过程中，为了减少数据量，常常会采用压缩编码的方法。
压缩编码可以通过减小音频数据的冗余信息来达到节省空间的目的。
常见的压缩编码算法有无损压缩和有损压缩两种。
- 无损压缩：无损压缩是通过去除冗余信息来减小数据大小，但是在解压缩后可以完全还原原始音频信号。
常见的无损压缩算法有无损预测编码、熵编码等。
- 有损压缩：有损压缩是在压缩编码的过程中，除了去除冗余信息外，还通过减少对人耳听感无明显影响的信号部分来进一步减小数据大小。
常见的有损压缩算法有MP3、AAC、WMA等。
二、音频解码的原理音频解码是将编码后的音频数据还原为原始音频信号的过程。
解码过程需要对编码过程中使用的算法进行相应的逆操作，以重新生成原始的音频数据。
1. 解压缩解码首先，解码器需要对音频数据进行解压缩，还原为压缩编码前的数据。
对于无损压缩算法，解压缩过程会完全还原原始音频数据；对于有损压缩算法，解压缩过程会在还原数据的同时，对损失的部分进行补偿。
2. 数字到模拟转换解码后得到的音频数据是数字信号，为了让人耳能够听到音频，需要将其转换为模拟信号。
这一过程称为数模转换，通常使用数模转换器（DAC）来实现。
三、常见的音频格式在实际应用中，根据不同的需求和使用场景，人们开发了许多不同的音频格式。
语音编码
把发音看成是以语音速率来传送，则语音编码的极限
速率为80bps,从数字化标准的编码速率64kbps，到极
限速率80bps，之间的距离，对于理论研究和实践有
着极大的吸引力。
二、语音编码的关键技术 语音信号中存在两种类型的相关性： （1）样点间的短时相关性 （2）相邻基音周期之间的长时相关性
1. 语音信号的短时预测模型
√语音信号压缩编码的原理及其评价系统
一、语音压缩的基本依据
二、语音编码的关键技术 三、语音压缩系统的性能指标和评测方法
一、语音压缩的基本依据
是语音信号的冗余度和人的听觉感知机理。
1.存在的时域冗余度：
（1）幅度非均匀分布
（2）语音信号样本间的相关性很强
（3）浊音具有准周期
（4）声道的形状及其变化缓慢
2.参数编码（声源编码 parametric coding）： 根据语音信号产生的数学模型，通过对语音信 号特征参数的提取后进行编码（将特征参数变换成 数字代码进行传输）。在接收端将特征参数，结合 数学模型，恢复语音，力图使重建语音保持尽可能 高的可懂度，重建语音信号的波形同原始语音信号
的波形可能会有相当大的区别。如线性预测（LPC）
接收器
模数转换
压缩编码
IP封装 网 络
播放器
数模转换
解码
IP解包
二、编码速率（信息容量）
用比特/秒（b/s或bps）来度量，用I表示，有：
I=R
•
fs ,R代表每个语音采样值编码所需的比
特数；fs是采样频率。
当fs=8kHz，每个采样值用8比特位来编码，则
编码速率为64kb/s。
三、编码的分类 1.波形编码(waveform coding)：基本原理是在时 间轴上对模拟话音信号按照一定的速率来抽样，然 后将幅度样本分层量化，并使用代码来表示。在接 收端将收到的数字序列经过解码恢复到原模拟信号， 保持原始语音的波形形状。话音质量高，编码速率 高。如PCM编码类（a率或u率PCM、ADPCM 、ADM)， 编码速率为64－16kb/s，语音质量好。
常用的语音编码方法有
常用的语音编码方法有常用的语音编码方法主要包括：PCM（脉冲编码调制）、ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）、MP3（MPEG音频层3）、AAC（高级音频编码）、OPUS、GSM（全球系统移动通信）、ILBC（无损语音编码器）、G.722等。
1.PCM（脉冲编码调制）PCM是最常用的语音编码方法之一，将模拟语音信号采样后，通过量化和编码来数字化语音信号。
PCM编码质量较好，但占用存储空间较大。
2.ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）ADPCM是对PCM的改进，通过预测和差分编码的方式来压缩语音数据。
ADPCM编码可以减小文件大小，但也会损失一定的音质。
3.MP3（MPEG音频层3）MP3是一种无损的音频压缩格式，通过删除人耳难以察觉的音频信号细节来减小文件大小。
MP3编码在音质和文件大小之间取得了平衡，成为广泛应用于音乐和语音传输的标准格式。
4.AAC（高级音频编码）AAC是一种高级音频编码方法，能够提供较好的音质和较小的文件大小。
AAC在广播、音乐和视频领域都有广泛应用。
5.OPUSOPUS是一种开放和免版权的音频编码格式，适用于广泛的应用场景，如实时通信、网络音频流传输等。
OPUS编码可以根据不同场景的需求，在音质和延迟之间做出灵活权衡。
6.GSM（全球系统移动通信）GSM编码是一种在移动通信领域广泛使用的语音编码方法，它通过移除语音频带中的高频和低频信息来实现数据压缩。
7.iLBC（无损语音编码器）iLBC是一种专为网络语音传输设计的编码格式，能够在高丢包环境下提供较好的语音质量。
8.G.722G.722是一种宽带语音编码方法，提供更好的语音质量和更宽的频带宽度，适用于音频和视频会议等高质量语音通信场景。
音频编解码技术介绍
音频编解码技术介绍音频编解码技术是指将语音信号（或其他声音信号）编码为数字信号，并将数字信号解码为原始音频信号的技术。
音频编解码技术在通信、娱乐和语音识别等领域有着广泛应用。
本文将介绍音频编解码技术的原理、常见的编解码算法以及应用案例。
音频编码的原理是通过对音频信号进行采样和量化，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样是指将连续的音频信号在时间上进行离散化，通常以固定的时间间隔采集一系列的样本点。
量化是指将采样得到的样本点映射到离散的数值集合中，用于表示音频信号的幅度。
采样率和量化位数是音频编码中两个重要的参数，采样率决定了样本点的数量，而量化位数决定了样本点的精度。
音频编码有多种算法，常见的编码算法包括脉冲编码调制（PCM）、自适应差分编码调制（ADPCM）、线性预测编码（LPC）、傅里叶变换编码等。
脉冲编码调制是一种简单常用的音频编码算法，它将样本点的幅度信息直接表示为二进制数值。
自适应差分编码调制通过预测相邻样本点的差值，实现对音频信号的高效编码。
线性预测编码则通过建立音频信号的线性预测模型，将预测残差进行编码。
傅里叶变换编码则是一种基于频域分析的编码技术，它通过将音频信号转换到频域空间，再将频域系数进行编码。
音频解码是指将编码后的音频信号解析为原始音频信号的过程。
解码的过程主要涉及到解码器的功能，它可以是硬件设备或者软件实现。
解码器接收到编码后的数据，按照编码算法的规则进行解析，还原出原始音频信号的样本点。
然后，通过将样本点恢复为模拟信号，再进行滤波和重构，最终实现对音频信号的还原。
音频编解码技术还应用于娱乐领域。
例如，MP3是一种流行的音频编码格式，它在存储和传输音乐方面具有高压缩比和较好的音质表现。
AAC 是一种用于数字音频广播和音乐传输的编码标准。
此外，音频编码技术还被广泛应用于语音识别和语音合成等领域。
总之，音频编解码技术是将音频信号转换为数字信号并还原为原始音频信号的技术。
sip 语音编码标准
sip 语音编码标准SIP语音编码标准SIP（Session Initiation Protocol）是一种用于建立、修改和终止会话的网络协议。
它是VoIP（Voice over Internet Protocol）中最重要的协议之一。
在SIP中，语音编码标准起着至关重要的作用，它决定了音频数据在SIP会话中的传输和解码方式。
本文将介绍常用的SIP语音编码标准以及它们的特点和优势。
1. G.711G.711是一种用于传送模拟音频信号的语音编码标准。
它是SIP中最常用的语音编码标准之一，也被广泛应用在传统电话网络中。
G.711将模拟音频信号转换为数字信号，并使用脉冲编码调制（PCM）进行数据传输。
它提供了高质量的音频传输，但也需要较高的带宽。
G.711主要有两种变种，分别是μ-law和A-law，它们在不同的地区有不同的应用。
2. G.729G.729是一种语音编码标准，它能够在较低的带宽下提供较好的音质表现。
相比于G.711，G.729的编码算法更加复杂，因此需要更高的计算能力，但它可以显著减少网络带宽的占用。
G.729编码标准适用于带宽有限的网络环境，比如移动通信网络或者低速宽带网络。
3. G.722G.722是一种高质量的语音编码标准，它可以在较低的比特率下实现高音质的音频传输。
G.722通过广泛的声频带宽扩展（Wideband Audio Extension）实现了高保真音频的编码和解码。
这种编码标准适用于需要高音质的语音通信场景，例如音乐播放、会议通话等。
4. OpusOpus是一种开放源码的音频编码标准，它能够在低比特率和高带宽的网络环境下提供高质量的音频传输。
Opus编码标准结合了低延迟、高效率和高音质的特点，广泛应用于实时音频通信领域。
它支持多种采样率和比特率的选择，为不同的应用场景提供了灵活性。
5. AMRAMR（Adaptive Multi-Rate）是一种语音编码标准，主要用于移动通信网络中的语音通信。
音频编码和解码的格式和标准
音频编码和解码的格式和标准音频编码（Audio Coding）和解码（Audio Decoding）是将音频信号通过数字化处理转换成数字音频数据，并且再将数字音频数据还原为模拟音频信号的过程。
为了实现音频的高保真传输和存储，音频编码和解码的格式和标准被广泛应用于音频技术、通信技术、多媒体应用等领域。
本文将介绍音频编码和解码涉及的格式和标准。
一、音频编码格式1. PCM编码（脉冲编码调制）PCM编码是将模拟音频信号通过脉冲编码调制转换为数字音频数据的一种编码格式。
PCM编码对音频信号进行采样，并以固定的码率表示采样值，提供了高保真的音频质量，被广泛应用于CD、DVD等媒体存储格式中。
2. ADPCM编码（自适应差分脉冲编码调制）ADPCM编码是一种基于脉冲编码调制的压缩音频编码格式。
它通过对连续采样值之间的差异进行编码，从而减小了数据的传输量，提高了存储和传输效率。
ADPCM编码常用于语音通信和实时音频传输领域。
3. MP3编码（MPEG音频层3）MP3编码是一种基于MPEG音频压缩标准的音频编码格式。
MP3编码利用了人耳对声音频率和响度的不敏感性，通过保留重要信号的同时舍弃不重要的信号，实现了非常高的音频压缩比率。
MP3编码已被广泛应用于音乐播放器、流媒体服务等领域。
4. AAC编码（Advanced Audio Coding）AAC编码是一种高效的音频编码格式，它在保留高音质的同时，相较于MP3编码，具有更高的压缩效率。
AAC编码多用于数字音频广播、数字电视、移动通信和音乐流媒体等场景。
二、音频解码格式音频解码格式与编码格式相对应，用于将数字音频数据解码为模拟音频信号。
1. PCM解码PCM解码将PCM格式的数字音频数据转换为模拟音频信号。
解码过程将采样值转换为模拟连续波形信号，并通过数字到模拟转换器输出。
2. ADPCM解码ADPCM解码将ADPCM编码的数字音频数据恢复为模拟音频信号。
解码过程通过解码器对差分编码的数据进行恢复，得到原始的PCM码流，然后再进行解压缩得到模拟音频信号。
语音编码分类及编解码标准
语音编码分类及编解码标准将音频或视频信号在模拟格式和数字格式之间转换的硬件（编码器/解码器）；压缩和解压缩音频或视频数据的硬件或软件（压缩/解压缩）；或是编码器/解码器和压缩/解压缩的组合。
通常，编码解码器能够压缩未压缩的数字数据，以减少内存使用量。
编解码器（codec）指的是一个能够对一个信号或者一个数据流进行变换的设备或者程序。
这里指的变换既包括将信号或者数据流进行编码（通常是为了传输、存储或者加密）或者提取得到一个编码流的操作，也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。
编解码器经常用在视频会议和流媒体等应用中，通常主要还是用在广电行业，作前端应用。
G.711类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：64Kbps特性：算法复杂度小，音质一般优点：算法复杂度低，压缩比小（CD音质>400kbps），编解码延时最短（相对其它技术）缺点：占用的带宽较高应用领域：voip版税方式：Free备注：70年代CCITT公布的G.711 64kb/s脉冲编码调制PCM。
G.721类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：32Kbps特性：相对于PCMA和PCMU，其压缩比较高，可以提供2：1的压缩比。
优点：压缩比大缺点：声音质量一般应用领域：voip版税方式：Free备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术。
G.721标准是一个代码转换系统。
它使用ADPCM转换技术，实现64 kb/s A律或μ律PC M速率和32 kb/s速率之间的相互转换。
G.722类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：64Kbps特性：G722能提供高保真的语音质量优点：音质好缺点：带宽要求高应用领域：voip版税方式：Free备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术G.723(低码率语音编码算法)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：5.3Kbps/6.3Kbps特性：语音质量接近良，带宽要求低，高效实现，便于多路扩展，可利用C5402片内16kRAM实现53coder。
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语音编码分类及编解码标准将音频或视频信号在模拟格式和数字格式之间转换的硬件（编码器/解码器）；压缩和解压缩音频或视频数据的硬件或软件（压缩/解压缩）；或是编码器/解码器和压缩/解压缩的组合。
通常，编码解码器能够压缩未压缩的数字数据，以减少内存使用量。
编解码器（codec）指的是一个能够对一个信号或者一个数据流进行变换的设备或者程序。
这里指的变换既包括将信号或者数据流进行编码（通常是为了传输、存储或者加密）或者提取得到一个编码流的操作，也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。
编解码器经常用在视频会议和流媒体等应用中，通常主要还是用在广电行业，作前端应用。
G.711类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：64Kbps特性：算法复杂度小，音质一般优点：算法复杂度低，压缩比小（CD音质>400kbps），编解码延时最短（相对其它技术）缺点：占用的带宽较高应用领域：voip版税方式：Free备注：70年代CCITT公布的G.711 64kb/s脉冲编码调制PCM。
G.721类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：32Kbps特性：相对于PCMA和PCMU，其压缩比较高，可以提供2：1的压缩比。
优点：压缩比大缺点：声音质量一般应用领域：voip版税方式：Free备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术。
G.721标准是一个代码转换系统。
它使用ADPCM转换技术，实现64 kb/s A律或μ律PC M速率和32 kb/s速率之间的相互转换。
G.722类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：64Kbps特性：G722能提供高保真的语音质量优点：音质好缺点：带宽要求高应用领域：voip版税方式：Free备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术G.723(低码率语音编码算法)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：5.3Kbps/6.3Kbps特性：语音质量接近良，带宽要求低，高效实现，便于多路扩展，可利用C5402片内16kRAM实现53coder。
达到ITU-TG723要求的语音质量，性能稳定。
可用于IP电话语音信源编码或高效语音压缩存储。
优点：码率低，带宽要求较小。
并达到ITU-TG723要求的语音质量，性能稳定。
缺点：声音质量一般应用领域：voip版税方式：Free备注：G.723语音编码器是一种用于多媒体通信，编码速率为5.3kbits/s和6.3kbit/s的双码率编码方案。
G.723标准是国际电信联盟（ITU）制定的多媒体通信标准中的一个组成部分，可以应用于IP电话等系统中。
其中，5.3kbits/s码率编码器采用多脉冲最大似然量化技术（MP－MLQ），6.3kbits/s码率编码器采用代数码激励线性预测技术。
G.723.1(双速率语音编码算法)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：5.3Kbps(22.9)特性：能够对音乐和其他音频信号进行压缩和解压缩，但它对语音信号来说是最优的。
G.723.1采用了执行不连续传输的静音压缩，这就意味着在静音期间的比特流中加入了人为的噪声。
除了预留带宽之外，这种技术使发信机的调制解调器保持连续工作，并且避免了载波信号的时通时断。
优点：码率低，带宽要求较小。
并达到ITU-TG723要求的语音质量，性能稳定,避免了载波信号的时通时断。
缺点：语音质量一般应用领域：voip版税方式：Free备注：G.723.1算法是ITU-T建议的应用于低速率多媒体服务中语音或其它音频信号的压缩算法，其目标应用系统包括H.323、H.324等多媒体通信系统。
目前该算法已成为IP电话系统中的必选算法之一。
G.728类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：16Kbps/8Kbps特性：用于IP电话、卫星通信、语音存储等多个领域。
G.72 8是一种低时延编码器，但它比其它的编码器都复杂，这是因为在编码器中必须重复做50阶LPC分析。
G.728还采用了自适应后置滤波器来提高其性能。
优点：后向自适应，采用自适应后置滤波器来提高其性能缺点：比其它的编码器都复杂应用领域：voip版税方式：Free备注：G.728 16kb/s短延时码本激励线性预测编码（LD-CEL P）。
1996年ITU公布了G.728 8kb/s的CS－ACELP算法，可以用于IP电话、卫星通信、语音存储等多个领域。
16 kbps G.728低时延码激励线性预测。
G.728是低比特线性预测合成分析编码器（G.729和G.723.1）和后向ADPCM编码器的混合体。
G.728是LD-CELP编码器，它一次只处理5个样点。
对于低速率（56~128kbps）的综合业务数字网（I SDN）可视电话，G.728是一种建议采用的语音编码器。
由于其后向自适应特性，因此G.728是一种低时延编码器，但它比其它的编码器都复杂，这是因为在编码器中必须重复做50阶LPC分析。
G. 728还采用了自适应后置滤波器来提高其性能。
G.729类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：8Kbps特性：在良好的信道条件下要达到长话质量，在有随机比特误码、发生帧丢失和多次转接等情况下要有很好的稳健性等。
这种语音压缩算法可以应用在很广泛的领域中，包括ＩＰ电话、无线通信、数字卫星系统和数字专用线路。
G.729算法采用“共轭结构代数码本激励线性预测编码方案”（CS-ACELP）算法。
这种算法综合了波形编码和参数编码的优点，以自适应预测编码技术为基础，采用了矢量量化、合成分析和感觉加权等技术。
G.729编码器是为低时延应用设计的，它的帧长只有10ms，处理时延也是10ms，再加上5ms的前视，这就使得G.729产生的点到点的时延为25ms，比特率为8 kbps。
优点：语音质量良，应用领域很广泛，采用了矢量量化、合成分析和感觉加权，提供了对帧丢失和分组丢失的隐藏处理机制缺点：在处理随机比特错误方面性能不好。
应用领域：voip版税方式：Free备注：国际电信联盟（ITU-T）于1995年11月正式通过了G. 729。
ITU-T建议G.729也被称作“共轭结构代数码本激励线性预测编码方案”(CS-ACELP)，它是当前较新的一种语音压缩标准。
G. 729是由美国、法国、日本和加拿大的几家著名国际电信实体联合开发的。
G.729A类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：8Kbps(34.4)特性：复杂性较G.729低，性能较G.729差。
优点：语音质量良，降低了计算的复杂度以便于实时实现，提供了对帧丢失和分组丢失的隐藏处理机制缺点：性能较G.729差应用领域：voip版税方式：Free备注：96年ITU-T又制定了G.729的简化方案G.729A，主要降低了计算的复杂度以便于实时实现，因此目前使用的都是G.729 A。
GIPS类型：Audio制定者：瑞典Global IP Sound公司所需频宽：特性：GIPS技术可根据带宽状况自动调节编码码率，提供低码率高质量的音频。
GIPS的核心技术（网络自适应算法，丢包补偿算法和回声消除算法）可很好地解决语音延迟与回声问题，带来完美音质，提供比电话还清晰的语音通话效果。
优点：很好地解决语音延迟与回声问题，带来完美音质，提供比电话还清晰的语音通话效果缺点：不是Free应用领域：voip版税方式：每年支付一笔使用权费用备注：GIPS音频技术是由来自瑞典的全球顶尖的语音处理高科技公司--"GLOBAL IPSOUND"提供的专用于互联网的语音压缩引擎系统。
GIPS技术可根据带宽状况自动调节编码码率，提供低码率高质量的音频。
GIPS的核心技术（网络自适应算法，丢包补偿算法和回声消除算法）可很好地解决语音延迟与回声问题，带来完美音质，提供比电话还清晰的语音通话效果。
Apt-X类型：Audio制定者：Audio Processing Technology 公司所需频宽：10Hz to 22.5 kHz，56kbit/s to 576 kbit/s(16 bit 7.5 kHz mono to 24-bit, 22.5kHz stereo)特性：主要用于专业音频领域，提供高品质的音频。
其特点是：①采用4:1:4的压缩与放大方案；②硬件低复杂度；③极低的编码延迟；④由单芯片实现；⑤单声道或立体声编解码；⑥只需单设备即可实现22.5kHz的双通道立体声；⑦高达48kHz的采样频率；⑧容错性好；⑨完整的AUTOSYNC™编解码同步方案；⑩低功率消耗优点：高品质的音频，硬件复杂度低，设备要求低缺点：不是Free应用领域：voip版税方式：一次性付费备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术NICAMNICAM(Near Instantaneous Companded Audio Multiplex 准瞬时压扩音频复用)类型：Audio制定者：英国BBC广播公司所需频宽：728Kbps特性：应用范围及其广泛，可用它进行立体声或双语广播优点：应用范围及其广泛，信噪比高，动态范围宽、音质同C D相媲美，故名丽音，因此NICAM又称为丽音缺点：不是Free，频宽要求高应用领域：voip版税方式：一次性付费备注：NICAM也称丽音，它是英文Near-Instantaneously Co mpanded Audio Multiplex的缩写，其含义为准瞬时压扩音频复用，是由英国BBC广播公司开发研究成功的。
通俗地说NICAM技术实际上就是双声道数字声技术，其应用范围及其广泛，最典型的应用便是电视广播附加双声道数字声技术，利用它进行立体声或双语广播，以充分利用电视频道的频谱资源。
这是在常规电视广播的基础上无需增加许多投资就可以实现的。
在进行立体声广播时，它提高了音频的信号质量，使其接近CD的质量。
而且还可以利用NICAM技术进行高速数据广播及其他数据传输的增殖服务，这在当今的信息化社会中似乎就显得尤为重要了！MPEG-1 audio layer 1类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：384kbps（压缩4倍）特性：编码简单，用于数字盒式录音磁带，2声道，VCD中使用的音频压缩方案就是MPEG-1层Ⅰ。
优点：压缩方式相对时域压缩技术而言要复杂得多，同时编码效率、声音质量也大幅提高，编码延时相应增加。
可以达到“完全透明”的声音质量（EBU音质标准）缺点：频宽要求较高应用领域：voip版税方式：Free备注：MPEG-1声音压缩编码是国际上第一个高保真声音数据压缩的国际标准，它分为三个层次：--层1(Layer 1)：编码简单，用于数字盒式录音磁带--层2(Layer 2)：算法复杂度中等，用于数字音频广播(DAB)和VCD等--层3(Layer 3)：编码复杂，用于互联网上的高质量声音的传输，如MP3音乐压缩10倍MUSICAM(MPEG-1 audio layer 2,即MP2)类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：256～192kbps（压缩6～8倍）特性：算法复杂度中等，用于数字音频广播(DAB)和VCD等，2声道，而MUSICAM由于其适当的复杂程度和优秀的声音质量，在数字演播室、DAB、DVB等数字节目的制作、交换、存储、传送中得到广泛应用。