第 4章 信源和压缩编码.pdf

第 4 章 信源及压缩编 4.1 概 述 4.2 语音信号的特征 码 4.3 语 音 编 码 4.4 图像信号的特征 4.5 图像压缩编码 4.6 数据信号编码 4.1 概 述 现代通信系统的一个重要标志是信源信号、传 输系统、交换系统和信号处理等诸环节实现了数字化。 而语言和图像等信源信号都是模拟的，他们在时间和 幅度上都是连续取值的变量，是完全等同于原物理量 的电信号。 语音和图像信号都包含大量的冗余，信号的有些 部分不包含什么信息，有些可以根据其他部分估算出 来，即具有一定的相关性。这种“冗余”是压缩编码的 前提。压缩编码的方法大体上有以下 3 类： (1) 概率匹配编码： (2) 变换编码： 4.2 语音信号的特征 1. 语音信号的模型 从声学的观点来说，不同的语音是由于发生器官 中的声音激励源和口腔声道的形状不同引起的。根据 激励源和声道模型的不同，语音主要可分成浊音和清 音。 图 4.1 浊音和清音的波形及频谱 2. 语音信号的统计特性 语音信号是一随机信号，只能用统计分析的方法 来分析其特性。通常语音信号概率密度函数依赖于输 入信号频带宽度以及录音条件。 图 4.1 浊音和清音的波形及频谱 4.3 语 音 编 码 4.3.1 概述 4.3.2 抽样定理和脉冲调制(PAM、PDM、PAM) 4.3.3 脉冲编码调制PCM 4.3.4 简单增量调制ΔM 4.3.5 自适应差分脉冲编码调制ADPCM 4.3.6 子带编码(SBC) 4.3.7 声码器 4.3.1 概述 语音信号可以变换成电信号 ( 经过调制或不经过 调制 ) 后直接在信道中传输，但要在数字通信系统中 传输，就必须进行 A/D 和 D/A 转换，也即将模拟信号 数字化后再进行数字传输。这里提出的语音编码就是 指语音的 A/D 与 D/A 变换。各种编码技术对语音信号 进行处理，目的都是为了减少传输码率和提高音质。 语音编码技术可以分为两类，一类是波形编码技术， 另一类是参量编码。波形编码是将时间域信号直接变 换为数字代码，其特点是重建的信号质量好。较为常 见的语音编码及比特率如 表 4.1 所示。 表 4.1 各种语音编码技术 编码类型 编码方法 比 特 率 信噪比或质量评定