《语音压缩编码》课件.ppt

***********1.1人耳的频率响应频率范围20Hz-20kHz敏感度对1kHz-4kHz频率最敏感频率分辨率在低频段较低，在高频段较高语音信号的时域特性短时平稳性语音信号在短时间内可以视为平稳信号，长时则不平稳。周期性元音信号是准周期性的，浊音信号具有周期性。1.3语音信号的频域特性1频谱语音信号频谱集中在300Hz-3400Hz2基音频率男性80-150Hz，女性160-250Hz3共振峰元音决定，帮助辨别语音4清浊音清音能量低，浊音能量高2.语音信号的数字化模拟信号来自麦克风的语音信号是模拟的，它随时间连续变化。数字化将模拟信号转换为数字信号，以便计算机处理。数字信号数字信号由一系列离散值表示，适合存储和传输。2.1量化和编码1量化将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。2编码将量化后的数字信号转换为适合传输或存储的代码的过程。2.2标准化语音编码格式多种音频格式满足不同应用场景。标准化格式确保兼容性，提高效率。广泛应用于通信和多媒体领域。语音编码的基本原理1分析和合成将语音信号分解成基本特征，并利用这些特征重建语音信号。2线性预测编码利用语音信号的短时自相关性进行预测，并压缩预测误差。3变换编码将语音信号变换到另一个域，并对变换系数进行压缩。分析和合成1合成基于分析得到的模型重建语音信号2分析提取语音信号的特征参数3语音信号原始语音信号3.2线性预测编码预测利用过去语音信号样本预测当前样本的值.预测误差计算预测值和实际值之间的差异,误差较小则预测更准确.编码仅传输预测误差,而不是原始语音信号.解码接收端使用预测误差和过去的样本重建原始信号.3.3变换编码1变换域将信号从时域转换到频域，例如离散余弦变换（DCT）。2量化对变换系数进行量化，保留重要信息，减少数据量。3编码对量化后的系数进行编码，例如熵编码，进一步压缩数据。4.语音编码技术PCM编码脉冲编码调制(PCM)是一种基本的语音编码方法，它直接将模拟信号转换为数字信号。ADPCM编码自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)是一种改进的PCM方法，它利用前一个样本的信息来压缩数据。LPC编码线性预测编码(LPC)通过分析语音信号的特性来预测未来的样本，并只传输预测的误差。CELP编码码激励线性预测(CELP)是最先进的语音编码技术之一，它使用一种称为码本的代码库来生成语音信号。4.1PCM编码脉冲编码调制(PCM)PCM编码是一种最简单的语音编码方式。它将模拟语音信号转换为数字信号，并以固定比特率进行传输。工作原理PCM编码通过对模拟信号进行采样、量化和编码来实现。优点实现简单，音质好。缺点码率高，存储和传输效率低。4.2ADPCM编码差分脉冲编码调制ADPCM是一种利用信号样本之间差异进行编码的语音压缩技术。它通过预测下一个样本的值，并仅对预测误差进行编码，从而降低数据量。自适应预测ADPCM使用自适应预测器来估计下一个样本的值，预测器参数会根据信号的变化进行调整。量化和编码预测误差会被量化并编码成比特流，然后传输或存储。4.3LPC编码线性预测编码利用语音信号的短时平稳特性，通过线性预测模型来预测未来语音样本。参数化编码通过预测模型的参数来表示语音信号，而不是直接对语音样本进行编码。低码率和高质量LPC编码能以较低的码率实现较高的语音质量。CELP编码1代码激励线性预测CELP编码使用代码本激励线性预测，以更准确地模拟语音信号。2低比特率CELP编码可以实现较低的比特率，减少数据传输量。3高质量语音CELP编码在低比特率下仍能提供高质量的语音，保证通话质量。语音编码标准和应用ITU-T标准ITU-T是国际电信联盟电信标准化部门，它制定了一系列语音编码标准，例如G.711、G.729和G.722。这些标准在固定电话、移动电话和其他通信系统中广泛使用。3GPP标准3GPP是第三代合作伙伴计划，它制定了一系列语音编码标准，例如AMR-NB、AMR-WB和EVS。这些标准在移动电话和其他无线通信系统中广泛使用。ITU-T编码标准1G.711PCM编码，用于传统电话系统，提供8kHz采样率和8位量化。2G.729低比特率编码，用于移动通信，提供8kHz采样率和8kbps比特率。3G.722宽带编码，用于高保真语音传输，提供16kHz采样率和48kbps比特率。4G.723.1自适应编码