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第2章 信源编码 2.1 模拟信号的数字化 2.2 语音编码技术 2.3 图像编码技术（此节略去不讲） 2.1 模拟信号的数字化 现以语音信号的脉冲编码调制过程说明模拟信号数字化的过程。 设时间连续信号f(t)，其最高截止频率为fM。如果用时间间隔为TS≤1/2fM的开关信号对f(t)进行抽样，则f(t)就可被样值信号fS(t)=f(nTS) 来唯一地表示。或者说，要从样值序列无失真地恢复原时间连续信号，其抽样频率应选为fS≥2fM。这就是著名的奈奎斯特抽样定理，简称抽样定理。 至此，我们可以用下述两种彼此等价的方式来表示有限能量频带受限信号的抽样定理。 ① 对于频谱分量低于 fM 的有限能量信号，可以用时间间隔小于或等于 1/2fM 的该信号瞬时样值来完全描述。 ② 对于频谱分量低于 fM 的有限能量信号，可以从抽样速率大于或等于 2fM 的该信号瞬时样值序列中完全地恢复，即抽样频率应为fS≥2fM。 (2) 与抽样有关的误差 前面所讨论的抽样定理是基于下列三个前提： · 对语声信号带宽的限制是充分的； · 实行抽样的开关函数是单位冲激脉冲序列，即理想抽样； · 通过理想低通滤波器恢复原语声信号。 ① 抽样的折叠噪声 抽样定理指出，抽样序列无失真恢复原信号的条件是fS≥2fM。为了满足抽样定理，对语声信号抽样时先将语声信号的频谱限制在fM以内。为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器将输入信号的频带限制在3400Hz以下，然后再进行抽样。 1. 量化定义及描述 量化：把信号在幅度域上连续取值变换为幅度域上离散取值的过程。 量化过程是一个近似表示的过程，即无限个数取值的模拟信号用有限个数值的离散信号近似表示。 各量化分级间隔相等的量化方式即为均匀量化。 图2.16(a)所示的阶梯状特性中的一个台阶的高度称为一个量化级。如图所示，均匀量化时在整个输入信号的幅度范围内量化级的大小都是相等的。量化误差所产生的量化噪声也应有两部分：非过载量化噪声和过载量化噪声。 (1) 非均匀量化及实现 a. 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间 隔小，其量化误差也 小；信号幅度大时，量 化间隔大，其量化误差 也大。 对X轴在0～1(归一化)范围内以1/2递减规律分成8个不均匀段，其分段点是1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64和1/128。 目前使用的二进制码组的编码关系有3种： · 一般二进制码编码 · 循环码编码 · 折叠二进制码编码 反馈型线性编码器原理框图如图2.28所示。 反馈型编码器是采用样值与本地解码输出逐次比较的方法进行编码的，每一比特比较一次并编出一个码元，这种编码器的编码过程是逐次逼近的。 3. 非线性编码与解码 具有均匀量化特性的编码叫做线性编码，与之对应的具有非均匀量化特性的编码就叫做非线性编码。 (1) A律13折线编码的码字安排 前述已说明A律13折线的分段是对输入信号归一化范围(0～1)分为8个不均匀段，故要表示不同的段落号就需要有三位码。 采用A律13折线编码时所需的码位数是8，其具体安排是： a1 a2a3a4 a5a6a7a8 极性码 段落码 段内电平码 a1=1，表示正极性；a1=0，表示负极性； a2a3a4为000～111共有8种组合，分别表示对应的8个分段，即第1段至第8段； a5a6a7a8为0000～1111共有16种组合，表示每段的16个分级。 极性码的判定值为零， 它根据输入信号IS(以电流表示)的极性来决定，即 IS≥0时，a1=“1”码； IS＜0时，a1=“0”码。 段落码的判决： 对A律13折线编码是将编码电平范围(归一化0～1)以量化段或量化级为单位，逐次对分，对分点的电流(或电压)即为判定值IR。 ② 编码方法 A律13折线编码采用逐次反馈编码。 ③ 逐次渐近型编码器 · 比较判决和码形成电路 · 判定值的提供电路——本地解码器 · 增加了极性控制部分 · 数字扩张部分由7/11变换变为7/12变换 · 增加了读出控制电路 五、 单片集成PCM编解码器 · 发送部分 发送部分包括：输入运放、带通滤波器、抽样保持和DAC(数模转换)、比较器、逐次逼近寄存器、输出寄存器以及A/D控制逻辑、参考电源等。 ·