c7-第10章信源编码课件.ppt

常用失真测度d 的统计平均值D 衡量： D = E [d (x, qi)] 矢量量化器的量化误差 常用的失真测度准则： 1)平方失真测度： 2)绝对误差失真测度： 设计矢量量化器de关键是设计使失真测度统计平均值D 最小的码书。 矢量量化系统原理方框图 在编码端，n维输入信号矢量 x与码书中的各个码字比较，找到失真最 小的码字qi；然后将其编号i（经过编码）传输到译码端。 在译码端，收到i（的编码）后，经过译码得到 i 的值，再从码书中寻 找到 x 的量化矢量qi。 显然，矢量量化是一种有损压缩编码，但它的压缩性能比标量量化的好。 语音压缩编码 §10.10 波形编码 参量编码 混合编码 分类 要求 保持语音波形不变，或使波形失真尽量小 保持语音的可懂度和清晰度尽量高 保持语音的可懂度和清晰度尽量高 ---均属于有损压缩编码 波~ 参~ 混~ 1 语音参量编码 —— 将语音的主要参量提取出来编码。 发音器官和发音原理 次声门系统 声门 声道 发音器官 包括肺/支气管/气管，是产生语音的能量来源。 包括咽腔/鼻腔/口腔及其附属器官（舌/唇/齿等）。 指喉部两侧的声带及声带间的区域。 从次声门送来的气流，在经过声门时，若声带振动，则产生浊音；若声带不振动，则产生清音。 浊音具有周期性： 周期决定于声带的振动。声带振动的频谱中包含： 清音仅是次声门产生的准平稳气流声，它的波形很像随机起伏的噪声，如图 基音 ——最低的频率成分。 基音频率决定了声音的音调（或称音高） 基音的谐波 ——与声音的音色有关。 从声门来的气流，通过声道从口和鼻送出。声道相当一个空腔，类似电路中的滤波器，它使声音通过时波形和强度都受到影响。 人在发声时，声道在变化，所以声道相当一个时变线性滤波器。 语音参量及其提取方法 语音输出 浊音或清音(U/V)判决、浊音的基音周期(Tp)、声门输出的强度(U(z))、音量(G)、和声道参量(滤波器传输函数H(z))等五个参量。 从上述发音原理可以构造出语音产生模型： 由于人的说话速率不高，可假设在很短的(如20 ms)时间间隔内，上述五个参量参量都是不变的。 在发送端，在每一短时间间隔（如20 ms）内，从语音中提取出上述五个参量加以编码，然后传输。 在接收端，对接收信号解码后，用这五个参量就可以按照上图的模型恢复原语音信号。 按照这一原理对语音信号编码，由于利用了语音产生模型慢变化的特性，使编码速率可以大大降低。典型的编码速率可以达到2.4 kb/s。这种参量编码器通常称为声码器。 综上所述，参量编码的基本原理是首先分析语音的短时频谱特性，提取出语音的频谱参量，然后再用这些参量合成语音波形。所以这种压缩编码方法是一种合成/分析编码方法。 参量编码缺点 声音质量较差，通常不能满足公用通信网的要求。原因主要是送入时变线性滤波器的激励过于简单化：简单地将语音分为浊、清两类，忽略了浊音和清音之间的过渡音（见图）；以及浊音时在20ms内的激励脉冲波形和周期不变，清音时的随机噪声也不变。 ——主要是改进线性滤波器的激励。 2 语音混合编码 ——既采用了语音参量又包括了部分语音波形信息的编码。 改进途径 混合编码除了采用时变线性滤波器作为其核心外，还在激励源中加入了语音波形的某种信息，从而改进其合成语音的质量。 混合编码方案 在海事卫星系统中采用的9.6 kb/s编码速率的多脉冲激励线性预测编码(MPE-LPC)； 在第二代蜂窝网GSM标准中采用的13 kb/s编码速率的规则脉冲激励-长时预测-线性预测编码 (RPE-LTP-LPC)； 在美国联邦标准FS1016中采用的4.8 kb/s编码速率的码激励线性预测(CELP)； 在ITU-T标准G.728中采用的16 kb/s编码速率的低时延码激励线性预测(LD-CELP)； 在ITU-T标准G723.1中和第三代移动通信系统TD-SCDMA中采用的代数码书激励线性预测(ACELP)…等等。 图像压缩编码 §10.11 有损压缩 无损压缩 分类1 静止图像压缩 动态图像压缩 分类2 10.11.1 静止图像压缩编码 静止图像压缩利用了邻近像素之间的相关性，并且常常在变换域中进行有损压缩。 最广泛应用的静止图像压缩国际标准是JPEG。 10.11.2 动态图像压缩编码 动态图像压缩利用了邻近帧的像素之间的相关性，在静止图像压缩的基础上再设法减小邻帧像素间的相关性。 最广泛应用的动态图像压缩国际标准是MPEG。 数字数据压缩编码 §10.12 10.12.1 基本原理 数据压缩不允许有任何损失，因此只能采用无损压缩方法。