数字语音处理 第8章 语音编码.ppt

第8章 语音编码 8.1 概述 提高传输的可靠性 ① 可在窄带信道传输； ② 更能克服信道失真； ③ 误码率一定时，需要的发射功率更小； ④ 容量一定时，允许通过更多的信道； ⑤ 所需存储器容量更少； ⑥ 具有更大的抗噪声与抗干扰能力。 语音信号的数字传输 这类应用为数字电话通信系统和必威体育官网网址语音系统，如：数字通信系统、移动无线电、蜂窝电话及必威体育官网网址话音系统 语音信号的数字存储 这类应用为数字语音录放系统，如：数字录音电话、语音信箱、发音字典等 按编码方式语音编码分为三种： 波形编码 参数编码 混合编码 波形编码是将时间域或变换域信号直接变换为数 字信号，力求使重建语音波形保持原始语音信号的波 形形状。 要求重建语音信号 的各个样本尽可能地接近 原始语音信号s(n)的样本值，因此在波形编码中，信 噪比总是一个有用的性能评定标准。 传统的波形编码方法分类： 脉冲编码调制(PCM) 自适应增量调制(ADM) 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) 各种波形编码方法的编码速率： 脉冲编码调制PCM编码速率:64kbit/s 自适应增量调制ADM编码速率:32kbit/s~16kbit/s 自适应差分脉冲编码调制ADPCM编码速率:32kbit/s 参数编码又称声码器编码，是将信源信号在频域或其它变换域提取特征参数，然后对这些特征参数进行编码和传输，在译码端再将接收到的数字信号译成特征参数，根据这些特征参数重建语音信号。 参数编码的优点: 编码速率低。 参数编码的缺点： 这类编码器对讲话环境噪声较敏感，需要安静环境才能给出较高的可懂度。 混合编码技术产生于二十世纪80年代。 优点：保留参数编码技术精华，并引用波形编码准则去优化激励源信号，克服了原有波形和参数编码的弱点，而吸取了它们各自的长处。 缺点：算法复杂、运算量很大。 编码速率：4kbit/s~16kbit/s 混合编码包括： 多脉冲激励线性预测编码(MPELP) 码激励线性预测编码(CELP) 最简单的数字化方法是直接对语音信号进行模/数转换，只要满足一定的采样率和量化要求，就能够得到高质量的数字语音。 但这时语音的数据量仍旧非常大，因此在进行传输和存储之前，往往要对其进行进行压缩编码，以减少其传输码率或存储量。 利用语音信号的相关性，在时域上采用短时和长时预测，在频域上采用谱平整方法，可以达到压缩编码比特率的目的。 具有动态的、时变的、多维的暂态概率密度分布的随机过程。统计时间长度不同，它表现的概率密度分布形式不同。 一般长时(几十秒以上)统计幅度特性接近于gamma分布，短时(几到几十毫秒)统计幅度特性接近于高斯分布。 但无论哪种统计特性，语音信号总是小幅度出现概率大，大幅度出现概率小。 人耳能听到的声音的动态范围和带宽是有限的，可允许语音有一定的失真度。 评价一个语音编码算法性能的基本指标包括： 编码速率 语音质量 编解码延时 算法复杂度 8.3.1 编码速率 编码速率直接反映了语音编码对语音信息的压缩程度。度量方法有： “比特/秒”(bit/s) ：代表编码的总速率，一般用I表示； “比特/样点”(bit//p)：代表平均每个语音样点编码时所用的比特数，用R表示。 平均每样点比特数R越高，语音质量越容易提高，对传输带宽或存储容量要求也就越高。 根据编码速率和输入语音的关系可将编码器分成 两类：固定速率编码器和可变速率编码器。 现在大部分编码标准都是固定速率编码，其范围为0.8kbit/s~64kbit/s。其中： 必威体育官网网址电话的编码速率为：0.8kbit/s~4.8kbit/s 数字蜂窝移动电话和卫星电话编码器编码速率为： 3kbit/s~13kbit/s 蜂窝系统总的编码速率达到：20kbit/s~30kbit/s 普通电话网的编码速率为：16kbit/s~64kbit/s 宽带编码器编码速率为：48/56/64kbit/s 语音质量的评价分为两类：主观评价方法和客观评价方法。 ① 语音质量主观评价方法