adpcm原理与应用简介

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1、ADPCM原理与应用简介摘要：本文介绍了PCM、DPCM、DM、ADM以及ADPCM的基本原理，并以ADPCM为文章的重点，对它的编解码原理及算法实现的流程框图进行了的讨论。最后以ADPCM在通信中的应用为例讨简单介绍了在实际通信中的应用。关键字：ADPCMPCMADM编码原理Abstract:ThisarticleintroducethebasicprincipleofPCM、DPCM、DM、ADMandADPCM.WetakeemphasisonADPCM,anddiscussthetheoremofcod

2、inganddecodingofADPCM,thenintroducetheflowcharofthetheorem.AtlastwetakeADPCMasexampletoseetheuseincommunicationsystem.Keyword:ADPCMPCMADMtheoryofcoding一、引言近几十年来对语音数字化和数字化压缩进行了许多研究工作，并取得了丰硕的成果。1982年CCITT制定了64kb/s压扩PCM语音编码标准G.711。1986年CCITT又制定了32kb/sADPCM语音压缩编

3、码标准G.721。ADPCM是波形编码中非常有效的一种数字编码方式。在ADPCM系统中量化器和预测器均采用自适应方式，即量化器和预测器的参数能随输入信号的统计特性自适应于或接近于最佳的参数状态。与PCM系统相比，ADPCM的量化器和预测器都是根据前面出现的PCM抽样值并对下一个抽样值进行预测，将当前的抽样值和预测值进行求差，然后对差值进行编码。对差值编码需要的位数要比直接对原始语音信号编码所需的位数少，从而达到对信号压缩的目的，在这里编码所包含的信息从原来的原始语音信号变为语音信号之间的变化。本文对PCM、DP

4、CM、DM、ADM以及ADPCM的基本原理进行讨论，并对它们性能进行比较，最后简单介绍了ADPCM在现代通信中的应用。二、基本原理介绍1.脉冲编码调制PCM脉冲编码调制PCM（PulseCodeModulation）是使用最为广泛的调制方法。在PCM的调制过程中，将输入的模拟信号进行取样，量化和编码。这种方法通过用脉冲编码量化后的值来代表模拟信号的幅度，即用二进制的大小来代表模拟信号的幅度。在接收端再将这些编码的二进制数还原为原来的模拟信号。2.差分脉冲编码调制DPCM差分PCM（DifferentialPCM

5、）记录的不是信号的绝对大小而是相对大小。因为信号的相对大小的变化通常要比信号本身要小，编码是所用的码位也就少。如果取样频率足够高，大多数连续的样值之间会有很大的相关性。差分系统就是利用这种信息的冗余，不记录信号的大小，而是记录相邻值之间的差值的大小。图2.1DPCM编码器示意图差分编码采用预测编码技术，从输入中减去预测值，然后对预测误差进行量化，最终的编码就是预测值与实际值之间的差值。解码器用以前的数据对当前样值进行预测，然后用误差编码重构原始样值。这种方法使用的比特数较少，但它的性能决定于预测编码方法以及它对

6、信号变化的适应能力。3.增量调制DMDPCM对输入信号与预测值之差进行编码。当取样的频率提高时，样值之间的变化减小，样值之间的相对性变强。增量调制DM（Deltamodulation）是一种特殊简化的DPCM，只用了1bit的量化器，它采用较高的取样频率和1比特的编码。因为只能用一个量化级来代表样值的变化，为了跟踪信号的变化，必须使用高的取样频率，一般要求在200kHz以上。因此编码反映的只是差分本身，而不是原始的信号。而且在DM中，当语音波形幅度发生急剧变化时，译码波形不能充分跟踪这种急剧的变化而必然产生失真

7、，这称为斜率过载。而在没有语音的无声状态时，或者信号幅度为固定值时，量化输出都将呈现0、1交替的序列。这种噪声称为颗粒噪声。4.自适应增量调制ADM一般情况下，人耳对过载量化噪声不是很敏感，而对颗粒噪声较为敏感，所以要将△的幅值取得足够小。但是△取得小，过载噪声就会增大，因而这时必须增加采样频率，以减少信号量化过程中的过载噪声，然而如果提高采样频率，那么信息压缩的效果就会降低。兼顾这两方面的要求，应采用随输入波形自适应的改变△大小的自适应编码方式，使△值随信号平均斜率而变化：斜率大时，△自动增大；反之则减小。这

8、就是自适应增量调制ADM（AdaptiveDM）。这个方法的原理是：在语音信号的幅值变化不太大的区间内，取小的△值来抑制颗粒噪音；在幅值变化大的地方，取大的△值来减小过载噪音。其增量幅度的确定方法为，首先在颗粒噪音不产生大的影响的前提下，确定最小的△幅值。在同样的符号持续产生的情况下，将△幅值增加到原来的2倍。即当+△、+△这样持续增加时，如果下一个残差信号还是相同的符号，那么再将△幅