《语音压缩编码》PPT课件

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1、语音压缩编码----1、概述吉林大学通信工程学院通信系课程安排背景介绍DPCM和ADPCMSBC子带编码VQ量化背景介绍课题背景国内外研究现状常用编码算法简介语音编码发展方向极低速率语音编码比特率低于2400bps的编码保密通信、语音邮件、网络通信、IP电话变速率语音编码在合成语音质量和系统容量中灵活折中CDMA通信系统中，且前景广阔不压缩语音编码压缩费用超过传输费用光纤通信、微波通信压缩的意义为什么需要压缩编码技术PCM编码占用带宽大8000Hz采样速率，每样本8位码数码率：64kbps有线传输中可以找到大容量传输介质：光纤无线接入侧的频谱资源相当紧张GSM频点分

2、配理论基础定义：低于64kbps的编码方案称为语音压缩编码压缩依据语音信号中存在的冗余人类的听觉感知机理信号冗余采样数据之间的相关8kHz速率时，相邻样值相关系数高达0.85周期相关：浊音的准周期性幅度的非均匀分布小幅度概率高，信息集中在低功率语音间隙的存在声道的形状及其变化速率有限听觉感知机理人耳对不同频段的声音敏感度不同低频比高频更敏感人耳对语音信号的相位不敏感人耳有掩蔽效应(maskingeffect)强音抑制弱音语音编码的极限速率语音最基本元素-音素:大约128～256个通常说话速度：每秒平均发10个音素信息率：I=[log2(256)10]bps=80bp

3、s把发音看成是以语音速率传送，则语音编码的极限速率为80bps从数字化标准的编码速率64kbps，到极限速率80bps之间的距离，压缩比可达64kbps/80bps=800对于理论研究和实践有着极大的吸引力压缩编码方法分类波形编码原理简单，失真小数码率高参数编码数码率低音质较差，复杂度高混合编码较低的比特率上获得较高的语音质量语音信号压缩编码的评价系统语音质量（1）广播级:宽带(0-7000Hz)高质量的语音，感觉不出噪声存在（2）网络或电话级：200Hz-3200Hz,信噪比大于30db。（3）通信级:完全可以听懂，但和长途电话相比，有明显失真。（4）合成级：80

4、%-90%可懂度，音质较差，听起来像机器讲话，失去了讲话者的个人特征。语音信号压缩编码的评价指标编码质量MOS(MeanOpinionScore)编码速率适当选取编解码复杂度不影响实时处理编解码时延不能超过100ms若超过必须采取回声抵消或回声抑制等措施内容提要课题背景国内外研究现状常用编码算法简介ITU-T的正式标准G.711(1972)64kbpsPCM用于固网G.721(1984)32kbpsADPCM用于卫星、海缆、VRCG.728(1992)16kbpsLD-CELP低延迟-码激励线性预测无绳电话、SCSC卫星、海事卫星、DSI设备、录音、移动系统等G.7

5、29(1996)8kbpsCS-ACELP(共轭结构-代数数码激励线性预测技术)可与32kbps的ADPCM同质量用于个人移动通信、低C/N卫星、高质量移动无线通信，分组语音G.722.2AMR-ACELP(自适应多速率)用于WCDMA和TD-SCDMA系统现状主流：CELP(码激励线性预测）4.8kbps的数码率上获得较高质量的语音发展方向中低速率的语音编码的实用化降低复杂度减少时延提高抗干扰、抗噪声能力进一步降低编码速率目前5-6kbps的速率--较高质量重建语音目标4kbps得到短时延、高质语音发展方向中长延时编码400-1200bps得到高质语音新算法正弦变

6、换编码（STC）混合激励线性预测编码（MELPC）时频域插值编码（TFI）基音同步激励线性预测编码（PSELP）新分析技术非线性预测多精度时频分析高阶统计分析内容提要课题背景国内外研究现状常用编码算法简介波形编码技术参数编码技术一、PCM编码PCM：PulseCodedModulation抽样：8000Hz量化：非均匀A律87.6/13折线压扩特性编码：8位码极性码：第1位段落码：第2-3位段内码：第4-7位二、DPCM编码差分PCM编码对相邻样本的差进行PCM编码由于样本差值的动态范围远小于样本动态范围，因此达到相似性能可以减小编码位数技术实现关键问题编码位数的选

7、取预测器系数选取：LMSDPCM框图三、ADPCM自适应DPCM自适应预测系数调整自适应编码位数调整技术实现关键自适应预测器：指预测器的预测系数能随话音瞬时变化作自适应调整，从而得到高预测增益自适应量化器：指量化器的量化级（阶距）能随话音瞬时变化作自适应调整，从而得到高的量化信噪比。3.子带编码(SubbandCode；SBC)子带编码(SBC)是首先用带通滤波器将语音信号分割成几个不同的频带分量(子带)，再分别对每个子带进行抽样和编码。编码后的码流通过复接器复接，送到信道上传输。接收端再将它们分接、译码，并组合起来重建原始的输入信号。下图就是子带编码的原理方框