第三节语音信号的压缩编码11年.ppt

第2章 1、无损压缩 所谓无损压缩格式，是利用数据的统计冗余进行压缩，可完全回复原始数据而不引起任何失真，但压缩率是受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1.这类方法广泛用于文本数据，程序和特殊应用场合的图像数据(如指纹图像，医学图像等)的压缩。 目前比较出名的无损压缩格式有APE、FLAC、LPAC、WavPack、TTA ； PNG 、TIFF 、JPEG 2000； 2、有损压缩 有损数据压缩方法是经过压缩、解压的数据与原始数据不同但是非常接近的压缩方法。这种方法经常用于因特网尤其是流媒体以及电话领域。 通过在用户的忍耐范围内损失一些精度，我们可以把图像（也包括音频和视频）压缩到原大小的十分之一、百分之一甚至千分之一，这远远超出了通用压缩算法的能力极限。 举例 jpeg和bmp 应用 图像压缩 ：分形压缩/JPEG/JPEG2000 视频压缩：H.261 /H.263 /H.264/MPEG-1 /MPEG-2 /MPEG-4 音频压缩 :MP2 /MP3 /AAC /ADPCM /G.711 / G.726 本章内容 2.1 模拟信号的数字化 2.2 语音编码技术 波形编码 参数编码 混合编码 2.3图像编码 图像信号及其数字化 数字图像压缩编码 图像压缩编码标准 2.2.2 语音信号的波形编码 脉冲编码调制（PCM） 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） DPCM的基本原理 自适应量化 自适应预测 ADPCM编译码系统 子带编码（SBC） 子带编码原理； 子带传输速率的计算； 子带的划分方法； 正交镜象滤波器 DPCM的基本原理 1.差值脉冲编码调制的概念 2.DPCM的系统原理框图 3.极点与零点预测 4.预测增益 一般PCM对样值信号编码都是按照样值幅度独立进行，每一编码码组允许的信号动态范围就是原信号的动态范围，它比较大，需要较多编码位数。 任何信号,不论语音或图像,采用直接采样-量化-编码的方式进行编码,都会发现码组之间具有很强的相关性. 由于相关性的存在,传输数据中存在大量不需要传输的信息,称为冗余. 在每个抽样时刻到来时，滤波器输出将会给出下一个样值的预测值。注意：预测值与实际值并不相同。 举例：4-DPCM系统编码器 二、 自适应量化 1、最佳量化 用均方误差D衡量量化器对x带来的损伤 使D最小的量化特性为最佳量化特性 y(n)有N个可能的取值，可变为 高斯分布，非均匀量化器最佳值 1）一阶固定线性预测 假定一阶预测，即 2)二阶固定预测器 8KHz抽样的语音信号（带通滤波）的相关系数 2、 自适应预测 为了获得最大的预测增益,通常采用自适应预测方式,预测系数在预测过程中实时调整. 前向自适应预测算法 四、32kbit/s的ADPCM编译码系统 ADPCM技术指标：满足G.712的语音质量要求；经4次音频转换后MOS应大于3.5分；在Pe小于1e-3下能稳定工作 ADPCM主要改进：量化器和预测器均采用自适应方式。抽样频率为8KHz，每一样值编4位码。 子带编码 （1）子带编码原理； (2）子带传输速率的计算； (3）正交镜象滤波器 (4）子带的划分方法； (5) 子带编码举例 1、子带编码原理 子带编码（SBC，Sub-band Coding）是一种在频率域中进行数据压缩的方法。 在子带编码中，首先用一组带通滤波器将输入信号分成若干个在不同频段上的子带信号; 然后将这些子带信号经过频率搬移转变成基带信号，再对它们在奈奎斯特速率上分别重新取样。 每个子带取样后的信号经过单独的自适应PCM编码，并合并成一个总的码流传送给接收端。 在接收端，首先把码流分成与原来的各子带信号相对应的子带码流，然后解码、将频谱搬移至原来的位置，最后经带通滤波、相加，得到重建的信号。 对每个子带分别编码的好处 （1）可以利用人耳（或人眼）对不同频率信号的感知灵敏度不同的特性，在人的听觉（或视觉）不敏感的频段采用较粗糙的量化，从而达到数据压缩的目的。 例如：音调和共振峰，用较小的量化阶、较多的量化级数，即分配较多的比特数来表示样本值。 而话音中的摩擦音和类似噪声的声音，通常出现在高频子带中，用较大量化阶距，分配较少的比特数。 （2）每个子带使用独立的量化阶距，这就可以避免能量较小的频带内的信号被其他频带中的量化噪声所掩盖。 （3）通过频带分裂，各个子带的取样频率可以成倍下降。 2、传输速率 在子带编码中，若各个子带的带宽ΔWk是相同的，则称为等带宽子带编码，否则，称为变带宽子带编码。 由于第k个子带的抽样率为