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多媒体技术基础(第3版)第3讲 话音编码ppt整理
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3.6 增量调制与自适应增量调制 采样点i=0处,输入信号y0=0,预测值y[0]=0,编码输出x[0]=1。 采样点i=1处,预测值y[1]=?,实际输入信号大于预测值,x[1]=1 采样点i=4处,预测值y[4]=4?,实际输入信号大于预测值,x[4]=1 * 第3讲 话音编码 * of 46 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.6 增量调制与自适应增量调制(续) 自适应增量调制(ADM) 根据输入信号斜率的变化自动调整量化阶Δ的大小,以使斜率过载和粒状噪声都减到最小。 在检测到斜率过载时开始增大量化阶Δ,而在输入信号的斜率减小时降低量化阶Δ 例如,宋(Song)在1971描述的ADM技术中提出:每当输出不变时量化阶增大50%;每当输出值改变时,量化阶减小50% 又如,由格林弗基斯(Greefkes)在1970年提出的连续可变斜率增量调制(CVSD)的基本方法是:如果连续可变斜率增量调制器的输出连续出现三个相同值时,量化阶加一个大的增量,反之,就加一个小的增量。 Motorola公司于20世界80年代初期开发了实现CVSD算法的集成电路芯片,如MC3417/MC3517用于一般的数字通信,MC3418/MC3518用于数字电话。MC3417/MC3418用于民用,MC3517/MC3518用于军用 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制 APCM的概念 APCM是什么 adaptive pulse code modulation的缩写,自适应脉冲编码调制 根据输入信号幅度大小来改变量化阶大小的一种波形编码技术 自适应 瞬时自适应,即量化阶的大小每隔几个样本就改变 音节自适应,即量化阶的大小在较长时间里发生变化 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制(续1) 改变量化阶大小的方法(1) 前向自适应(forward adaptation):根据未量化的样本值的均方根值来估算输入信号的电平,以此来确定量化阶的大小,并对其电平进行编码作为边信息(side information)传送到接收端 前向自适应APCM的基本概念如图3-9 (a)所示 (a)前向自适应 图3-9 APCM方块图 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制(续2) 改变量化阶大小的方法(2) 后向自适应(backward adaptation):从量化器刚输出的过去样本中提取量化阶信息。由于后向自适应能在发收两端自动生成量化阶,所以它不需要传送边信息。 后向自适应APCM的基本概念如图3-9 (b)所示 (b)后向自适应 图3-9 APCM方块图 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制(续3) DPCM的概念 DPCM是什么 DPCM中文术语为差分脉冲编码调制 differential pulse code modulation的缩写 利用样本与样本之间存在的信息冗余来进行编码的一种数据压缩技术 基本思想:根据过去的样本去估算下一个样本信号的幅度大小,这个值称为预测值,然后对实际信号值与预测值之差进行量化编码,从而就减少了表示每个样本信号的位数 它与脉冲编码调制(PCM)不同的是,PCM是直接对采样信号进行量化编码,而DPCM是对实际信号值与预测值之差进行量化编码,存储或者传送的是差值而不是幅度绝对值,这就降低了传送或存储的数据量。 可适应大范围变化的输入信号 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制(续4) DPCM原理 差分信号d(k):离散输入信号s(k)和预测器输出的估算值se(k-1)之差 对d(k)进行量化编码,得到 图3-10 DPCM方块图 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制(续5) ADPCM的概念 ADPCM的中文术语为自适应差分脉冲编码调制 adaptive difference pulse code modulation的缩写 综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性,是一种性能比较好的波形编码技术 它的核心想法是: 利用自适应的思想改变量化阶的大小,即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值,使用大的量化阶去编码大的差值 使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值,使实际样本值和预测值之间的差值总是最小 * 第3章 数字声音编码 * of 46 3.7 自适应差分脉冲编码调制(续6) ADPCM编码框图 如图3-11所示 接收端的译码器使用与发送端相同的算法,利用传送来的信号
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