实习报告10(王珏聪).PDF

实习中期报告 关于数字音频编解码的研究 王珏聪 实习这几个月的时间中，我主要做了以下三方面事情： 1。看了《视频压缩与音频编码技术》，《数字信号处理》等书籍，以及有关数据编码与压缩 技术，MPEG 音频编解编码和相关算法的文章，通过看这些对接下来要做的东西有了一个 初步的了解，也算补了一下基础，为后绪工作做了准备。另外通过看论文，帮助查找资料， 也学习到了很多东西，看到了别人是如何在做研究，如何在写论文，收益匪浅。 下面是在这期间学到了的内容： 一．数据编码与压缩技术 数据编码与压缩通常简称数据压缩编码。在数字通信系统中，信源端的数据须经编码后， 才能通过数字传输系统送人信宿端。信源编码包括模拟信号数字化和信源压缩编码。在文本、 表格、图形、语音、图像等多媒体数据中，都存在各种各样的冗余。为了保证通信的有效性， 进行数宇通信时必须作压缩处理，一般采用信源压缩编码（预测编码、变换编码等），去除 或减少信源数据中的冗余度，或者把能量集中起来缩小所占频带。为了提高信息传输的可靠 性，除信源编码外，还需进行信道编码（又称抗干扰编码或差错控制编码）。 1．根据对编码信息的恢复程度划分 根据对编码信息的恢复程度，数据压缩编码可分为无损压缩编码（又称可逆压缩编码、 无失真压缩编码和冗余压缩编码）和有损压缩编码（又称不可逆压缩编码、有失真压缩编码、 限失真压缩编码和摘压缩编码）。其中主要侧重于有损压缩编码的研究。 无损压缩编码（Iossless compression ）是指解码后的数据与原始数据完全相同，无任何 偏差。此编码通常基于信息摘原理，常用哈夫曼编码、算术编码、行程编码等。它的压缩能 力与所处理数据的类型有关，压缩比通常较低，一般在 2 ：1－5：1。主要用于要求数据无 损压缩存储和传输的场合，如传真机、文本文件传输等。 有损压缩摆弄码（lossy compression ）是指解码后的数据与原始数据有一定的偏差，但 仍可保持一定的视听质量和效果。此编码主要利用人的视觉和听觉特性，在一定的保真度下， 对数据进行压缩，压缩比可达 100：l 。压缩比愈高，其解压后的视、听质量就愈低。主要用 于对音频和视频的压缩。 2．音频压缩编码技术 音频压缩编码也分为熵编码（无损编码）和有损压缩编码两大类。其发展趋势是：在一 些应用环境下，追求尽可能低的传输速率；在另一些应用环境下，则追求尽可能高的保真度。 话音数据压缩编码标准主要有 G.711、G ．721、G.728、GSM、GTIA 和 NSA ，分别对应 64、 32、16、138、48 和 24kb ／S’传输速率。 2.1 自适应差值脉码调制（ADPCM ） 标准 log －PCM 的采样速率为 8Hz 和 8b ／s 量化。差值脉冲编码调制（DPCM ）与PCM 不同，它不是直接对采样进行量化编码，而是对当前采样值与其预测值之差进行量化编码。 差值大小取决于预测精度。预测愈准，差值愈小，分配的 bit 数也就越少。一般 DPCM 可 取 5b ／s 量化，其编码速率为 40kb ／s，是 log-PCM 的 62 ％。ADPCM 根据语音音调的准 周期性变化，对预测值随时进行修正，克服了 DPCM 的不足。其特点是：（l ）采用动态对 数量化器提高预测精度；（2 ）采用鲁棒自适应预测器；（3 ）增加了PCM 和 ADPCM 间的同 步，从而不降低 PCM 与 ADPCM 间的转换特性。 G.721 使用 ADPCM 压缩算法，信号带宽为 3 ．4kHz ，压缩后的数据传输速率为 32kb/s 。 该标准已广泛应用于卫星通信、长途通信、会议电视和多媒体多路复用装置等。 2.2 自适应预测编码（APC ）和自适应增量调制（ADM ） 16kb/sAPC 编码的音质相当于 56kb/s 的log-PCM，优于 16kb ／s 的 ADPCM 。普通增 量调制（DM ）编码是具有二阶量化的特殊DPCM 即是 PCM 退化到 lbit 量化的极端情形。 DM 的预测值为 1bit(0 或 1 码），在较低调制速率下，很难跟上语音波形的快速变化，易出 现过载现象，会产生过载失真。为了弥补这一不足，采取幅度自适应补偿措施，使解码后的 波形尽可能跟上波形的变化。 2.3 自适应子带编码（SBC ） SBC 根据语音谱低频能量