自适应差分脉码调制

j2ห้องสมุดไป่ตู้ n k
x (n ) ID F T [X (k )] X (k )eN,0 n N 1
N k 0
DFT变换 结果有虚部和实部
对DFT变换系数量化后，吉布斯效应明显
4.2.3 ADPCM基本原理
极点预测器 预测误差滤波器 重建滤波器
N
Se(k)aiSr(ki)
i1
N
D(z) 1aizi
i1
H(z) 1 D(z)
1
N
1aizi
i1
自适应差分脉码调制
4.2.4 语音压缩编码
原理框图
信 号 A /D
输 出 变 换 压 缩 编 码
自适应差分脉码调制
4.2.4.1 语音编码技术概述
编码速率较高，16k~64k 包括：PCM，ADPCM，M，CVSDM，APC等 占用较高带宽，适合有线 参量编码：基于人类语音的产生机理建立数学模型，根据输
入语音得出模型参数并传输，在收端恢复。
编码速率较低，1.2~4.8 kbps 包括各种线形预测编码(LPC)方法和余弦声码器 语音质量中等，不满足商用要求 混合编码：波形编码+参量编码 (LPAS) 包括GSM的RPE-L自适P应C差编分脉码码调和制 VSELP编码
PCM
差分
DPCM
ADPCM
APC
M
连续可变斜
率M
参量编码器
线性预测编码
多脉冲激励LPC 码本激励LPC 矢量和激励LPC
信道声码器
共振峰声码器 声码器 自适应差分脉码调制倒频谱声码器
语音激励声码器
4.2.4.3 语音编码分类
波形编码：将时域模拟话音的波形信号进过采样、量化和编
码形成数字语音信号---《现代通信原理》
基音周期
周期脉冲发生器
清/浊音开关
u(n)
声道参数
时变数字 滤波器 s(n)
随机噪声发生器 自适应差分脉码调制 G
4.2.4.9 LPC语音编码
时 变 滤 波 器 ：H
(Z )
S(Z ) U (Z )
1
G
N
akZ
k
k 1
N
S (n) akS (n k) G u(n)
k 1
预测器：
Sˆ (n)
N
ak
S
(n
k
)
k 1
误差：
eˆ(n) S (n) Sˆ (n)
使误差均方最小，可求得一组预测系数{ak}，
传送：预测系数，基音周期合增益，清浊音判决
自适应差分脉码调制
4.2.5 图像编码
变换：
预测变换
利用象素间的相关特性
静止 活动
二维 三维
变换 函数变换
利用变换域
参数分布特征
编码
4.2.4.4 语音编码的标准
G.711 G.721 G.722 G.723 G.728 G.729
PCM (64k bps) ADPCM (32k bps)
7kHz带宽64k bps速率内的音频编码
6.3k/5.6k 双速率多媒体语音编码 16k bps 语音编码 LD-CELP 8k bps多媒体语音编码
语音信号的产生模型： 语音的产生，声带和声道 不同语音产生的原因：声音激励源和声道不 同 声音分类：浊音和清音
语 音 浊 音 声 带 振 动 周 波 期 形 － － 基 三 音 角 周 形 期 周 期 脉 冲 波 ， 含 丰 富 谐 波 清 音 声 带 不 振 动 类 似 白 噪 声
发声过程 口腔和鼻腔自形适应成差分时脉码变调制滤波器
4.2.4.7 清音和浊音
清浊音频谱 清浊音信号
自适应差分脉码调制
4.2.4.8 语音产生模型
语音模型的建立：1. 产生激励，2.响应 模型参数：基音，共振峰频率及强度，清浊音
判决
低码率编码
❖ 码率降低有限 ❖ 合成的语音波形失去了自然度和音质
DFT 离散傅立叶变换
W DTCT
离散余弦变换 沃尔什变换
最广，H.261JPEG
HT 哈达码变换
Slant 倾斜变换
帧内编码
编码
帧
间
编
码
局部更新 帧 间 预 测
自适应差分脉码调制 运 动 补 偿
4.2.5.1 图像压缩标准
可压缩的原因
已有的标准
统计冗余度 低频分量多
冗余度空 视间 觉冗 冗余 余度 度
ADPCM在更低的码率下(16-8kbps)，质量 明显下降
自适应差分脉码调制
4.2.2 DPCM基本原理
d(k) S(k)Se(k) Sr (k) Se(k)dq(k) e(k) S(k)Sr (k) d(k)dq(k)
S N R qE 自适d 应差2( 分k 脉码)调制 Ee2(k)
语音编码：移动通信数字化的基础
第1/2代蜂窝系统根本区别
语音编码的意义： 提高通话质量 (数字化+信道编码纠错) 提高频谱利用率 (低码率编码) 提高系统容量 (低码率，语音激活技术)
自适应差分脉码调制
语音编码器
4.2.4.2 语音编码分类
子带编码
波形编码器
频域
自适应变换 域编码
时域
非差分
第4章 模拟信号的数字传输 4.2自适应差分脉码调制 （选修）
自适应差分脉码调制
4.2.1 概述
几十年来，人们一直致力于压缩数字化语音 占用频带的工作，也就是在相同质量指标下， 努力降低数字化语音比特率，以提高数字通 信系统的频带利用率
语音压缩方法有DPCM SBC ATC CELP MPLPC VQ ADPCM
质
变换工具，有利于得 到平稳的能量分布，
+
在量化阶段，好的量 化能以尽可能少的
=
量 编
有利于进一步的
量化误差换取
码
量化处理
最小的码率
器
自适应差分脉码调制
4.2.6 DFT与DCT
X (k) D F T [x (n )] N 1x (n )e j2 N n k,0 k N 1 n 0
1N 1
人眼的感觉 图像结构
时间冗余度 图像活动性
MPEG1 ISOMPEG2 DVD,DVB
MPEG4 Internet
自适应差分脉码调制
H .261
IT U
H
.2
6
3
H .2 6 4
4.2.5.2 编码与变换、量化
为什么要变换和量化
变换
量化
熵编码
具有优良频
原始信号的
高
率特性的滤波器作
信息损失主要发生
自适应差分脉码调制
4.2.4.5 语音编码的发展
极低速率语音编码，600bps 高保真语音编码 自适应多速率语音编码 新的编码分析技术：
非线形预测 多精度时频分析技术(子波分析技术) 高阶统计分析技术
自适应差分脉码调制
4.2.4.6 线形预测编码的原理
原理：模型化人类语音信号产生的机制，提取 模型参数，并且只传输模型的参数。