语音编码 第7章.pptVIP

ＥＶＲＣ解码器示意图 帧误差检测 后向滤波器 ＲＣＥＬＰ解码 ＦＥＲ—ＦＬＡＧ 合成语音 参考王洪《低速率语音编码》P8 感觉加权滤波器 产生背景：理论与现实的出入 对于低码率（4~16Kbps）的语音编码，理论上的最小均方误差（MMSE）在实际应用时却因为人的听觉特点而障碍重重。在这种背景下，根据人耳掩蔽效应设计的感觉加权滤波器得到了广泛的应用。 在实际应用中，共振峰处的噪声相对于能量较低处的频段更加不易被察觉，故高能量段处的误差要求不高。因此，感觉加权滤波器 被提出，用以衡量语音间的误差。 此时，只需 在高频段处较小，低频段处较大，就可以升高不敏感的高频段处误差同时降低较敏感的低频段处误差，从而达到目的。 抽样频率 重建语音傅立叶变换 原始语音傅立叶变换 误差表示 其传递函数为： 的作用就是使实际信号误差的谱呈现与语音信号类似的包络形状，从而在掩蔽效应的作用下在主观听觉上产生较好的效果。 加权因子 预测系数 语音压缩系统的性能评判指标 较为重要的性能评价准则 编码速率（比特率），决定了编码器工作时占用的信道带宽，要求尽可能降低。 编码器的完健性，要求良好。 编码器的时延，要求最小化。 误码容限，要求保持较高值。 算法复杂度（包括运算复杂度与内存要求），影响硬件成本，尽可能降低。 算法可扩展性，越高越好。 评测方法 主观评价 可懂度评价（DRT得分） 音质评价 平均意见得分（MOS） 判断满意度测量（DAM） 客观评价 适用于低比特率语音编码质量的评价 计算较简单，但没有 考虑实际情况，故 适用于高比特率 语音编码质量的 评价 7.3 语音信号的波形编码 波形编码 波形编码是语音编码系统在早期所广泛采用的方法，它把语音信号当成普通的波形信号来处理从而保持原波形形状。 波形编码适应能力强，合成语音质量好，但比特率过高，编码的效率也不尽如人意。 几种典型的波形编码： 脉冲编码调制（PCM） 自适应预测编码 自适应增量调制（ADM） 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 子带编码（SBC） 脉冲编码调制 形式一：均匀PCM 最简单最原始的波形编码方式，没有运用压缩技术，产生的比特率也极高，故在当今运用极少。 形式二：非均匀PCM 将信号进行非线性变换后再均匀量化，变换后信号具有均匀概率密度分布。编码时常采用对数变换压缩（译码时指数扩展）。 非线性 压缩 均匀量化 编码 解码 非线性 扩张 非线性压缩扩张的非均匀量化器 A律压缩扩张技术（中国标准） μ律压缩扩张技术（北美及日本标准） 形式三：自适应PCM 无论是均匀或是非均匀PCM，量化间隔总是随着量化器的确定而固定。而自适应PCM引入的自适应幅值变化概念使得量化误差可以匹配于输入信号方差，或是量化器增益G可以随着幅值而变化，从而使信号能量在量化前恒定。 Q【·】 编码器 解码器 匹配自适应 编码器 Q【·】 X 解码器 + 匹配自适应 两种自适应方法的原理 按照自适应参数划分 Q【·】 编码器 解码器 自适应 系统 Q【·】 编码器 自适应 系统 解码器 自适应 系统 后馈自适应 前馈自适应 其中， 或 自适应预测编码 LPC计算 - 预测器系数 发端 收端 自适应预测编码器（APC）利用线性预测来改进编码中的量化器性能，根据信号量化噪声比的定义： 信号平均能量 预测误差平均能量 量化噪声平均能量 由此可知引用线性预测后，SNR 可得到成功的改善。 自适应增量调制（ADM） 增量调制的基本方案： 增量调制方式将下一个语音信号与当前语音信号比较，如果高与当前值则系统则编码1，否则系统编码0. 自适应增量调制的工作方式： 自适应增量调制随输入波形自适应的改变量化阶梯的大小，在信号平均斜率大时自动增大量化阶梯，反之减小。 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 差分脉冲编码调制（DPCM）： 不同于DM的一位编码，DPCM多位量化对两个采样之间的差分信号利用多位量化进行编码，使信息量得到压缩的同时降低了信道负载。 + 量 化 + 预测 发送端 + 预 测 接收端 + 但采用固定的高阶预测，改善效果并不明显，于是，高阶自适应预测作为相应的解决方式被提出，自适应预测器随着语音特征变化不断更新预测系数，从而获得更高的预测增益。 - 量化 预测系数 自适应 + 预测 后向自适应预测编码结构框图：