优·第五章 信源编码技术.ppt

第五章 信源编码技术 5.1 取样定理 低通信号的均匀取样定理 ：截止频率为 赫兹的低通带限信号 ，可由其在时间轴上以间隔 （秒）的等间隔点上的取值唯一地确定。 用图形表示即： 带通信号的取样定理： 如果模拟信号是带通信号，其频率限制在 和 之间，而且当 时，则最低必须的取 样速率为 式中 取 的最大整数。 一般情况下，取样速率满足如下关系 5.2 脉冲振幅调制（PAM） PAM是脉冲载波序列的幅度随消息信号变化的一种调制方式 除了脉冲振幅调制以外，还有脉冲相位调制（PPM）和脉冲宽度调制（PDM）。 PAM是脉冲编码调制（PCM）的基础。 自然取样：脉冲信号的幅度（顶部）随信号的大小而自然变化 平顶取样中取样信号的所有脉冲形状相同，但其幅度取决于瞬时取样值，如图 自然取样和平顶取样波形图 自然取样函数的频谱函数： 经低通滤波后可直接恢复原信号 平顶取样信号的频谱: 经滤波校正后可得 5.3 量化 定义：实际取样所得的PAM信号变换为取值域（振幅域）上离散值的过程叫作量化。 均匀量化 概念：均匀量化 量化区间 量化电平 量化间隔 信号的动态范围 量化误差 量化噪声 量化信噪比 均匀量化后的信噪比 ： 对于均匀分布的信号 ： 非均匀量化 利用压扩技术来实现非均匀量化 语音信号的拉普拉斯分布 语音信号的对数律压扩特性 律 律 13折线 律（ =87.6）数字压扩技术 5.4脉冲编码调制(PCM) 编码：若用二进制数字对上述A律各量化电平进行编码，则一个PAM样值需8位二进制数，记为 一个PCM码组的8位码分配如下： 极性码 段落码 段内码 码型：段落码采用折叠码（如上图） 段内码采用自然码编码 各段起始电平和各段内码的权位 逐次比较法PCM编码器的工作原理图 例：设输入信号样值为+276Δ PCM一次群 PCM系统性能 PCM信号带宽 ：频带利用率为2波特/HZ 时 量化信噪比 误码信噪比 5.5增量调制（ M或DM） 基本概念 量化台阶 取样间隔 跟踪斜率 一般量化噪声（颗粒噪声）和过载量化噪声 避免斜率过载 的条件： 临界条件下的最大量化信噪比 ： 取样频率 带宽 量化信噪比 误码信噪比 其它波形编码方式 增量脉码调制（DPCM） 自适应增量编码调制ADPCM ADPCM译码器框图 5.6 语音压缩编码简介 语音编码技术可以分为两大类： 波形编码: PCM、 等 参量编码: 参量编码，传送语音生成模型的基 本参数以及适当的激励信号。 语音的生成模型 共振峰声码器 采用频谱包络的共振峰和反共振峰来表示声带特性，用这些参数来合成语音。由于用共振峰和反共振峰来描述频谱包络的形状，所以参数数目较少，其数码率较低。共振峰声码器发端用共振峰提取器来代替滤波器组。收端用可调滤波器，由收到的发端共振峰参数来控制，然后各路可调滤波器输出合成输出语音信号。 参量编码器——LPC声码器 多脉冲激励线性预测编码（MPLP或MPC） 5.7 图像压缩编码 基本的图像编码法分类 图象压缩传输系统框图 函数变换压缩编码，简称变换编码 将空间域表示的信号通过正交变换变换到其它变换域中去，达到简化的目的，而后再进行压缩编码的方法 图象变换编码原理图 DCT一维正交变换与逆变换表达式 以8×8为例，设一个8×8图象样值的方块如下： 经DCT变换后可得系数矩阵为： 量化后（量化间距为9）的Tc系数矩阵 Zig－Zag游程编码 Z形扫描 熵编码 :熵编码是一种根据符号出现的概率值大小进行编码的方式 。概率大的分配短码，概率小的则分配长码 ,以获得最小平均码长。应满足译码的唯一性和即时译码的要求 。 例： 预测编码 DPCM预测编码 帧间预测与运动估值(ME) H.261的数据结构 ITU-T 的H.26X系列标准 ? ? 9 游程 1 0 0 0 2 55 幅值 －2 －1 －1 －1 －1 0 例输入为 [0 1 2 1 2 2 2 3 4 4] 0 1 2 1