通信原理樊昌信第7版第10章信源編碼

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1、 制作：曹麗娜 美工設(shè)計(jì)：陳英 技術(shù)支持：張嘉等人 課 件 信 源 編 碼 樊昌信 曹麗娜 編著 本章內(nèi)容:抽樣 低通信號(hào)和帶通信號(hào)量化 標(biāo)量（均勻/非均勻）和矢量脈沖編碼調(diào)制 PCM、DPCM、ADPCM 增量調(diào)制 M時(shí)分復(fù)用 TDM、準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）壓縮編碼 語(yǔ)音、圖像和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 引 言10.1 n為什么要數(shù)字化？壓縮編碼；模/數(shù)轉(zhuǎn)換n信源編碼的作用：波形編碼和參量編碼nA/D轉(zhuǎn)換（數(shù)字化編碼）的技術(shù)：A/D 數(shù)字方式傳輸 D/An模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)娜齻€(gè)環(huán)節(jié)：“抽樣、量化 和 編碼”n波形編碼的三個(gè)步驟：PCM、DPCM、Mn波形編碼的常用方法：模擬信號(hào)de抽樣10.2 模擬信號(hào)

2、數(shù)字化和時(shí)分多路復(fù)用的理論基礎(chǔ)10.2.1 低通模擬信號(hào)的抽樣定理n定理：n證明：設(shè)單位沖激序列：其周期T=抽樣間隔Ts()TntTnt1(1)TnfnTTf()()()(ssTsnm ttm nnm tTtT()()()sTM fffM1()()nssfM ffnT 抽樣過(guò)程可看作是 m(t)與 T(t)的相乘。因此，理想抽樣信號(hào)為：其頻譜為：1/Tsn=0 理想抽樣過(guò)程的和：因此，抽樣速率 必須滿(mǎn)足：fsfH這就從 頻域角度 證明了 低通抽樣定理。此時(shí)，不能無(wú)失真重建原信號(hào)。混疊失真：n重建原信號(hào)：低通濾波器HL(f)內(nèi)插公式()m tn抽樣與恢復(fù)：10.2.2 帶通模擬信號(hào)的抽樣定理n定

3、理：ffHfL-fL-fH0BffHfL-fL-fHB-2B-3B-B2B3B|M(f)|Ms(f)|3fs2fH=6B(a)fH=nB fH=3B fs=2B 3fsfHfL-fL-fHB-2B-3B-B2B3Bf0Bf|M(f)|2fH=2(3+k)BfHfL-fL-fH(b)fH=nB+kB fH=3B+kB 2(3+k)B=3fs推廣：推廣：n=任意整數(shù)任意整數(shù) 2(n+k)B=nfsn fs 與 fL 關(guān)系 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 模擬脈沖調(diào)制10.3 n PAM、PDM、PPM()()sm tm t s t()()()sMffS fMn 實(shí)際抽樣 自然抽樣的

4、PAM()()()sTm ttm t1()()ssnsMfM fnfT對(duì)比：-理想抽樣-自然抽樣m(t)()sm t()()sm tm t s t 自然抽樣過(guò)程的和：自然抽樣與恢復(fù)：理想抽樣：理想抽樣：自然抽樣自然抽樣：理想沖激序列實(shí)際脈沖序列 s(t)恢復(fù)：均可用理想低通濾波器取出原信號(hào)。n 實(shí)際抽樣 平頂抽樣的PAM 特點(diǎn)：每個(gè)樣值脈沖的頂部是平坦的。m(t)產(chǎn)生：抽樣 保持1()()ssnsMfM fnfTn=0H1()()()snsMfM fnfTH f 恢復(fù)：修正+低通濾波HL1()=()1()()sH fM fMfTfMHf011()+()()()nsssH fHfM fM fnT

5、Tf 模擬信號(hào)de量化10.4 量化幅度上離散化量化后的信號(hào)多電平數(shù)字信號(hào)抽樣值分層電平10.4.1 量化原理量化電平量化間隔1-iiivm m 量化值 用 有限個(gè) 量化電平 表示 無(wú)限個(gè) 抽樣值。qi=q1qMmi抽樣值量化信號(hào)值抽樣值量化值量化噪聲bavM a,b設(shè)抽樣信號(hào)的取值范圍量化電平數(shù)M則量化間隔量化電平（中點(diǎn)）分層電平（端點(diǎn)）10.4.2 均勻量化 等間隔劃分輸入信號(hào)的取值域的均方值-量化噪聲功率為：n 信號(hào)量噪比 S/Nq輸入樣值信號(hào)的概率密度量化器的性能指標(biāo)之一mk=m(kTs)mq=mq(kTs)-qkqemm 量化噪聲 信號(hào)mk 的平均功率：信號(hào)量噪比信號(hào)功率與量化噪聲功

6、率之比：12122(1)1331121()d21()d22121224iiMmimiMa i VaiViMixqxaVxai VxaVMVaaV qq22q()()()daaE m mxNmf x x量化噪聲功率222()1212aaxdxaVSMdB20lg 6NqSMNq2SNM解解：平均信號(hào)量噪比 2NMMav/2n 均勻量化的缺點(diǎn)應(yīng)用：主要用于概率密度為均勻分布的信號(hào)，如遙測(cè)遙控信號(hào)、圖像信號(hào)數(shù)字化接口中。原因：Nq與信號(hào)樣值大小無(wú)關(guān)，僅與量化間隔 V 有關(guān)。n 解決方案：非均勻量化10.4.3 非均勻量化 量化間隔不相等的量化方法-壓縮輸出-擴(kuò)張輸入在接收端，需要采用一個(gè)與壓縮特性相

7、反的擴(kuò)張器來(lái)恢復(fù)信號(hào)。入出壓縮特性擴(kuò)張?zhí)匦詎 壓縮-擴(kuò)張?zhí)匦裕壕鶆蛄炕瘔嚎s特性n ITU的兩種建議：非均勻量化x 歸一化輸入電壓y 歸一化輸出電壓.A 壓縮律y11 A 律 13 折 線 A律和律和 律不易用律不易用 電子線路準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，電子線路準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，實(shí)用中分別采用實(shí)用中分別采用 13折線折線和和15折線折線。.壓縮律 及其 15 折線 =0 時(shí)無(wú)壓縮效果時(shí)無(wú)壓縮效果非均勻量化 15 折 線K1=32 信號(hào)的量化性能比 A律 稍差。信號(hào)的量噪比是 A律 的 2 倍。脈 沖 編 碼 調(diào) 制10.5 Pulse Code Modulation,PCM 模擬信號(hào)數(shù)字化方式之一 10.5.1 PCM

8、的基本原理 nPCM系統(tǒng)原理框圖n模擬信號(hào)數(shù)字化過(guò)程-“抽樣、量化和編碼”具有鏡像特性特點(diǎn)：簡(jiǎn)化編碼過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：誤碼對(duì)小電壓的影響小表自然二進(jìn)碼和折疊二進(jìn)碼10.5.2 常用二進(jìn)制碼 編碼考慮的：表示樣值的極性。正編“1”，負(fù)編“0”表示樣值的幅度所處的段落16種可能狀態(tài)對(duì)應(yīng)代表各段內(nèi)的16個(gè)量化級(jí)1C極性碼234C C C段落碼5678C C C C段內(nèi)碼 在A律13折線 PCM編碼中，共計(jì)：82 8 16=256=2 個(gè)量化級(jí) 需將每個(gè)樣值脈沖（Is）編成 8位 二進(jìn)制碼：n碼位的選擇與安排，關(guān)乎通信質(zhì)量和設(shè)備復(fù)雜度表10-5 段落碼表10-6 段內(nèi)碼-歸一化輸入電壓的最小量化單位1=204

9、8確定樣值所在的段落和量化級(jí)n起始電平和量化間隔(幅值)C5的權(quán)值 8 Vi C6的權(quán)值 4 Vi C7的權(quán)值 2 Vi C8的權(quán)值 1 Vi段內(nèi)碼的權(quán)值：Vi 第 i 段的量化間隔。不同段落，Vi 不同。前兩段相同11110011每來(lái)每來(lái)一個(gè)一個(gè)樣值樣值脈沖脈沖就送出就送出一個(gè)一個(gè)PCMPCM碼組碼組10.5.3 電話(huà)信號(hào)的編譯碼器 編碼的實(shí)現(xiàn)任務(wù) 把每個(gè)樣值脈沖編出相應(yīng)的 8 位二進(jìn)碼。極性判決：確定樣值信號(hào)的極性，編出極性碼：整流器：雙單（樣值 的幅度大?。?。保持電路：使每個(gè)樣值的幅度在 7 次比較編碼過(guò)程中保持不變。比較器（核心）：將樣值電流 Is與標(biāo)準(zhǔn)電流 Iw 進(jìn)行逐次比較，使Iw

10、向Is逐步逼近，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)抽樣值的非均勻量化和編碼。若 IsIw，輸出“1”碼 若 IsIw，輸出“0”碼記憶電路：寄存前面編出的碼，以便確定下一次的標(biāo)準(zhǔn)電流 值 Iw。7/11變換：將 7 位碼轉(zhuǎn)換成 11位碼，以便恒流源產(chǎn)生所需的標(biāo)準(zhǔn)電流 Iw。n 各部件的功能：11C，樣值為正0，樣值為負(fù)PAM信號(hào)類(lèi)似天平稱(chēng)物過(guò)程120481120482M 8 16=128=2M 7只需 7 位（非線性）編碼 以 對(duì)13折線正極性的8個(gè)段落進(jìn)行均勻量化，則量化級(jí)數(shù)：非線性碼非線性碼 非均勻量化：非均勻量化：需要11位（線性）編碼n 非線性碼與線性碼（7/11）：稱(chēng)為線性PCM編碼對(duì)應(yīng)稱(chēng)為非線性/對(duì)數(shù)

11、PCM編碼線性碼線性碼 均勻量化：均勻量化：對(duì)應(yīng)（1）極性碼：C1=1（正）（2）段落碼：C2 C3 C4（3）段內(nèi)碼：C5 C6 C7 C8 PCM碼組 C1 C8 1 111 0011=111（第段）=0011解解例IW4IW5IW6IW7起始 1024 V8=641270IS=+1270 Is IWi 1 Is IWi 0IW1IW2IW3 它與逐次比較型編碼器中的本地譯碼器基本相同，不同的是：增加了極性控制部分和帶有寄存讀出的 7/12 位碼 變換電路。n 譯 碼 把 PCM 信號(hào) 相應(yīng)的 PAM 樣值信號(hào)，即 D/A 變換。A律13折線譯碼器原理框圖各部分功能：7/12變換電路:將7

12、位非線性碼轉(zhuǎn)變?yōu)?2位線性碼。目的：增加一個(gè)Vi/2恒流電流，人為地補(bǔ)上半個(gè)量化級(jí)，使最大量化誤差不超過(guò)Vi/2,從而改善量化信噪比。串/并變換記憶電路：將串行 碼變?yōu)椴⑿写a,并記憶下來(lái)。極性控制：根據(jù)收到的極性碼 C1來(lái)控制譯碼后PAM信號(hào)的極性。編碼器中 7/11寄存讀出電路：將輸入的串行碼在存儲(chǔ)器中寄存起來(lái),待全部接收后再一起讀出,送入解碼網(wǎng)絡(luò)。實(shí)質(zhì)上是進(jìn)行 串/并 變換。12位線性解碼電路：由恒流源和電阻網(wǎng)絡(luò)組成,與編碼器中解碼網(wǎng)絡(luò)類(lèi)同。它是在寄存讀出電路的控制下,輸出相應(yīng)的 PAM信號(hào)。解解例1270由上例可知，由上例可知，編碼電平：IC=1216因此，譯碼電平：=IC+Vi/2=1

13、216+64/2=1248 編碼后誤差:(Is-IC)=54 譯碼后誤差:|Is-ID|=22 n PCM 信號(hào)的比特率和帶寬BbsRfNBR傳輸帶寬:若采用非歸零矩形脈沖傳輸時(shí)，譜零點(diǎn)帶寬為例如:一路模擬話(huà)路帶寬為 B=4 kHz一路數(shù)字電話(huà)帶寬為問(wèn)題：PCM信號(hào)占用的頻帶 比 標(biāo)準(zhǔn)話(huà)路帶寬要 寬很多倍。B=80008=64 kHz如何解決？10.5.4 PCM系統(tǒng)中噪聲的影響PCM 系 統(tǒng) 輸 出：()()()()qam tm tn tn tn 兩種噪聲：產(chǎn)生機(jī)理不同相互獨(dú)立+信號(hào)成分(So)加性噪聲(Na)量化噪聲(Nq)2o2()()qqSE m tNE ntn 性能指標(biāo)：2o2aa(

14、)()SE m tNE nt2o22oa()()()qSE m tNE n tE n t抗量化噪聲性能抗加性噪聲性能總輸出信噪比含義：當(dāng)?shù)屯ㄐ盘?hào)最高頻率 fH 給定時(shí),PCM系統(tǒng)的輸出信號(hào)量噪比隨系統(tǒng)的帶寬 B 按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。H2o22/22()22()NqfqBSE m tMNE nt抗量化噪聲性能抗加性噪聲性能222(1)o2aa()1/2=()4NeeSE m tMPNE ntPPCM系統(tǒng)最小帶寬HBNf帶寬與信噪比互換22oo222oaa/()2()()1/1 4 2NqNqqeSNSE m tNE n tE n tNNPOO2a,2NqSNNN若則OOa1,4qeSNNNP若則假設(shè)

15、條件：自然碼、均勻量化、輸入信號(hào)為均勻分布。總輸出信噪比 差分脈沖編碼調(diào)制10.6 Differential PCM,DPCM PCM的改進(jìn)型，是一種預(yù)測(cè)編碼方法 預(yù)測(cè)編碼簡(jiǎn)介n 問(wèn)題引出 PCM 需用 64kb/s 的比特率傳輸 1 路 數(shù)字電話(huà)信號(hào)，這意味，其占用頻帶 比 1路模擬標(biāo)準(zhǔn)話(huà)路帶寬(4 kHz)要 寬很多倍。n 解決思路 究其根源：PCM 是對(duì)每個(gè)樣值獨(dú)立地編碼，與其他樣值無(wú)關(guān)。因此，降低 編碼信號(hào)的比特率、壓縮信號(hào)的傳輸頻帶是 語(yǔ)音編碼技術(shù)追求的目標(biāo)。信號(hào)抽樣值的取值范圍較大 從而導(dǎo)致數(shù)字化信號(hào)的比特率高，占用帶寬大。需要較多的編碼位數(shù) n 方法之一 預(yù)測(cè)編碼n 線性預(yù)測(cè) 利

16、用前面幾個(gè)抽樣值的 線性組合 來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的樣值。若僅用前面 一個(gè)抽樣值 預(yù)測(cè)當(dāng)前的樣值，即為DPCM。對(duì)相鄰樣值的差值進(jìn)行編碼n 線性預(yù)測(cè)編碼/譯碼原理框圖表明：預(yù)測(cè)值mk 是前面p個(gè)帶有量化誤差的抽樣信號(hào)值的加權(quán)和。p-預(yù)測(cè)階數(shù) ai-預(yù)測(cè)系數(shù)當(dāng) 時(shí) DPCM p=1 a1=110.6.1 差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)原理與性能當(dāng) p=1，a1=1，則有mk =mk-1*，表示只將前 一個(gè)抽樣值 DPCM：對(duì)相鄰樣值的差值進(jìn)行編碼。當(dāng)做預(yù)測(cè)值。預(yù)測(cè)器預(yù)測(cè)器n DPCM原理n DPCM性能DPCM系統(tǒng)的量化誤差（量化噪聲）為：kkkreqDPCM系統(tǒng)的信號(hào)量噪比：2=okSE m為信號(hào)平均

17、功率；2=ekSE e為預(yù)測(cè)誤差（量化器輸入）的平均功率；/eqSN是把預(yù)測(cè)誤差作為輸入信號(hào)時(shí)的信號(hào)量噪比；差分處理增益 約為611dB DPCM22NGoDPCM2eoe2kkeqqqSE mE qSSNGSSNN ADPCM是為了改善 DPCM 的性能，而將自適應(yīng)技術(shù)引入到量化和預(yù)測(cè)過(guò)程。其主要特點(diǎn)：用自適應(yīng)量化取代固定量化。自適應(yīng)量化 指量化臺(tái)階隨信號(hào)的變化而變化 ，使量化誤差減小。用自適應(yīng)預(yù)測(cè)取代固定預(yù)測(cè)。自適應(yīng)預(yù)測(cè) 指預(yù)測(cè)系數(shù)可隨信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性而自適應(yīng)調(diào)整 ，提高預(yù)測(cè)信號(hào)的精度。通過(guò)這二點(diǎn)改進(jìn)，可大大提高輸出信噪比和 編碼動(dòng)態(tài)范圍。n 自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPCM，Adaptive

18、 DPCM)ADPCM 能以32 kb/s的比特率達(dá)到 64 kb/s 的 PCM 數(shù)字電話(huà)質(zhì)量。極大地節(jié)省了傳輸帶寬，使經(jīng)濟(jì)性和有效性顯著提高。增量調(diào)制(M&DM)10.7 一種最簡(jiǎn)單的 DPCM10.7.1 增量調(diào)制(M)原理引言即對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行1位編碼量化電平數(shù)取 2 n 增量調(diào)制原理框圖n 增量調(diào)制波形圖 如何選擇 和 fs max()sdm tfdtskft10.7.2 增量調(diào)制系統(tǒng)中的量化噪聲 n譯碼器的最大跟蹤斜率：n不過(guò)載條件：ufs：對(duì)減小過(guò)載噪聲和一般量化噪聲都有利。因此，對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)而言，的抽樣頻率在。u ：有利于減小，但一般增大。原因：M 的量化臺(tái)階是固定的，難以使兩者

19、都不超過(guò)要求。解決：采用M，使量化臺(tái)階隨信號(hào)的變化而變化。為了和，應(yīng)合理選擇 和 fs！ssMPCMff時(shí)，編碼1010101010時(shí)，編碼1010101010=/2u起始編碼電平起始編碼電平 Aminn編碼范圍：可見(jiàn)，當(dāng)跟蹤斜率一定時(shí)，允許的信號(hào)幅度隨信號(hào)頻率k的增加而減小，這將導(dǎo)致語(yǔ)音的信號(hào)量噪比下降。即u最大編碼電平最大編碼電平 Amaxu 信號(hào)最大功率：信號(hào)最大功率：由可得n信號(hào)量噪比假定不過(guò)載，u 量化噪聲功率量化噪聲功率：e(t)=m (t)-m(t)e(t)e(t)是低通濾波的量化噪聲，m (t)是譯碼積分器輸出波形；變化區(qū)間為(-,+)。則基本量化噪聲通過(guò)截止頻率為fm 的低通

20、濾波器，其功率為：，此量化噪聲功率 Nq 只與量化臺(tái)階 及 fm/fs 有關(guān)，而 與輸入信號(hào)大小無(wú)關(guān)。，最大信號(hào)量噪比與抽樣頻率fs 的成正比，而與信號(hào)頻率fk 的成反比。因此，提高fs 能顯著增大的量噪比。時(shí)分復(fù)用(TDM)10.8 Time Division Multiplexingm i(t)低通低通1低通低通2低通低通N信道信道低通低通 1低通低通 2 低通低通 N同步旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)同步旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)m1(t)m2(t)m2(t)m1(t)mN(t)mN(t)基本概念m1(t)m2(t)Ts/NTs+Ts/N時(shí)隙12Ts+Ts/N3Ts+Ts/NTs2Ts3Ts4TsTs2Ts3Ts4Tsm1(t

21、)m2(t)TDM的主要優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于通信系統(tǒng)，ITU制定了（）的建議:準(zhǔn)同步數(shù)字體系兩種體系的、和如表所示：lE 體系結(jié)構(gòu)圖：偶幀TS0奇幀TS0lPCM一次群的幀結(jié)構(gòu)：隨路信令:PCM語(yǔ)音信號(hào)的：fs=8000 Hz共含 比特32582 6，PCM一次群的比特率：2561252.048Mb/sbR Ts=125 s比特率 矢量量化10.9 n 矢量量化n 標(biāo)量量化m(kTS)x=(x1,x2,xn)Rn qiqi=(qi1,qi2,qin)1iK 1iM u 若對(duì)這些量化矢量qi 進(jìn)行 編號(hào)，則用 就足以表示這 K個(gè)量化矢量的編號(hào)。u 即傳輸n個(gè)抽樣值需要比特，故定義等于：R=(log2 K)

22、/n 比特/抽樣值 設(shè)有一個(gè)設(shè)有一個(gè)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)抽樣值量化。語(yǔ)音信號(hào)的對(duì)語(yǔ)音信號(hào)抽樣值量化。語(yǔ)音信號(hào)的fs=8 kb/s，量化器將量化空間劃分為，量化器將量化空間劃分為k=256個(gè)個(gè)，用，用n=8維維矢量對(duì)抽樣量化。求該矢量量化器的矢量對(duì)抽樣量化。求該矢量量化器的和編碼信號(hào)和編碼信號(hào)傳輸速率傳輸速率。解解例例R=(log2 K)/n=（log2 256）/8=1 比特比特/抽樣值抽樣值傳輸速率傳輸速率=fs R=8000 1=8000 比特比特/秒秒u qi 稱(chēng)為碼片。u qi=(qi1,qi2,qin)通常稱(chēng)為碼字 或 碼矢。u設(shè)計(jì)原則：按照的原則，劃分區(qū)域Ri和選擇量化值qi。n 矢量量化器

23、的最佳設(shè)計(jì)非均勻劃分有利于減小統(tǒng)計(jì)平均值。D=E d(x,qi)n 矢量量化器的量化誤差1)平方失真測(cè)度：2)絕對(duì)誤差失真測(cè)度：21(,)x qnijijjdxq1(,)x qnijijjdxq設(shè)計(jì)矢量量化器de關(guān)鍵是設(shè)計(jì)使失真測(cè)度統(tǒng)計(jì)平均值D 最小的碼書(shū)。n 矢量量化系統(tǒng)原理方框圖在編碼端，n維輸入信號(hào)矢量 x與碼書(shū)中的各個(gè)碼字比較，找到失真最 小的碼字qi；然后將其編號(hào)i（經(jīng)過(guò)編碼）傳輸?shù)阶g碼端。在譯碼端，收到i（的編碼）后，經(jīng)過(guò)譯碼得到 i 的值，再?gòu)拇a書(shū)中尋 找到 x 的量化矢量qi。顯然，矢量量化是一種有損壓縮編碼，但它的壓縮性能比標(biāo)量量化的好。語(yǔ)音壓縮編碼10.10n 分類(lèi)n 要求

24、保持語(yǔ)音波形不變，或使波形失真盡量小保持語(yǔ)音的可懂度和清晰度盡量高保持語(yǔ)音的可懂度和清晰度盡量高有損 語(yǔ)音參量編碼n 發(fā)音器官和發(fā)音原理次聲門(mén)系統(tǒng)聲門(mén)聲道發(fā)音器官包括肺/支氣管/氣管，是產(chǎn)生語(yǔ)音的能量來(lái)源。包括咽腔/鼻腔/口腔及其附屬器官（舌/唇/齒等）。指喉部?jī)蓚?cè)的及聲帶間的區(qū)域。次聲門(mén)聲門(mén)周期周期次聲門(mén)基音的諧波u從聲門(mén)來(lái)的氣流，通過(guò)從口和鼻送出。聲道相當(dāng)一個(gè)空腔，類(lèi)似電路中的濾波器，它使聲音通過(guò)時(shí)波形和強(qiáng)度都受到影響。聲道相當(dāng)一個(gè)時(shí)變線性濾波器。n 語(yǔ)音參量及其提取方法語(yǔ)音輸出語(yǔ)音輸出語(yǔ)音產(chǎn)生模型u由于人的說(shuō)話(huà)速率不高，可假設(shè)在很短的(如20 ms)時(shí)間間隔內(nèi)，上述參量都是不變的。u 在

25、發(fā)送端，在每一短時(shí)間間隔（如20 ms）內(nèi)，從語(yǔ)音中提取出上述五個(gè)參量加以編碼，然后傳輸u 在接收端，對(duì)接收信號(hào)解碼后，用這五個(gè)參量就可以按照上圖的模型恢復(fù)原語(yǔ)音信號(hào)。u 按照這一原理對(duì)語(yǔ)音信號(hào)編碼，由于利用了語(yǔ)音產(chǎn)生模型慢變化的特性，。典型的編碼速率可以達(dá)到2.4 kb/s。這種通常稱(chēng)為聲碼器。綜上所述，方法。n 參量編碼缺點(diǎn)聲音質(zhì)量較差，通常不能滿(mǎn)足公用通信網(wǎng)的要求。原因主要是送入時(shí)變線性濾波器的激勵(lì)過(guò)于簡(jiǎn)單化：簡(jiǎn)單地將語(yǔ)音分為濁、清兩類(lèi)，忽略了濁音和清音之間的過(guò)渡音（見(jiàn)圖）；以及濁音時(shí)在20ms內(nèi)的激勵(lì)脈沖波形和周期不變，清音時(shí)的隨機(jī)噪聲也不變。主要是改進(jìn)線性濾波器的激勵(lì)。語(yǔ)音混合編碼既

26、采用了語(yǔ)音參量又包括了部分語(yǔ)音波形信息的編碼。n 改進(jìn)途徑混合編碼除了采用時(shí)變線性濾波器作為其核心外，還在激勵(lì)源中加入了語(yǔ)音波形的某種信息，從而改進(jìn)其合成語(yǔ)音的質(zhì)量。n 混合編碼方案在海事衛(wèi)星系統(tǒng)中采用的9.6 kb/s編碼速率的多脈沖激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(MPE-LPC)；在第二代蜂窩網(wǎng)GSM標(biāo)準(zhǔn)中采用的13 kb/s編碼速率的規(guī)則脈沖激勵(lì)-長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)-線性預(yù)測(cè)編碼(RPE-LTP-LPC)；在美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS1016中采用的4.8 kb/s編碼速率的碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)；在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.728中采用的16 kb/s編碼速率的低時(shí)延碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(LD-CELP)；在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G72

27、3.1中和第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA中采用的代數(shù)碼書(shū)激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(ACELP)等等。圖像壓縮編碼10.11有損壓縮有損壓縮無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮n 分類(lèi)1靜止圖像壓縮靜止圖像壓縮動(dòng)態(tài)圖像壓縮動(dòng)態(tài)圖像壓縮n 分類(lèi)210.11.1 靜止圖像壓縮編碼靜止圖像壓縮利用了鄰近像素之間的相關(guān)性，并且常常在變換域中進(jìn)行有損壓縮。最廣泛應(yīng)用的靜止圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是JPEG。10.11.2 動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼動(dòng)態(tài)圖像壓縮利用了鄰近幀的像素之間的相關(guān)性，在靜止圖像壓縮的基礎(chǔ)上再設(shè)法減小鄰幀像素間的相關(guān)性。最廣泛應(yīng)用的動(dòng)態(tài)圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是MPEG。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)壓縮編碼10.1210.12.1 基本原理u 數(shù)據(jù)壓縮不允

28、許有任何損失，因此只能采用無(wú)損壓縮方法。u 這就需要選用一種高效的編碼表示信源數(shù)據(jù)，以減小信源數(shù)據(jù)的冗余度，u 由于有限離散信源中各字符的信息含量不同，為了壓縮，通常采用變長(zhǎng)碼。u為了確定變長(zhǎng)碼每個(gè)字符的分界，需要采用唯一可譯碼。即時(shí)可譯碼（又稱(chēng)無(wú)前綴碼）非即時(shí)可譯碼u 霍夫曼碼是一種常用的無(wú)前綴變長(zhǎng)碼，它在最小碼長(zhǎng)意義上是最佳碼。10.12.2 霍夫曼碼n霍夫曼碼的編碼過(guò)程第1步：減少信源字符的數(shù)量第2步：為字符分配碼字n壓縮編碼性能指標(biāo)1）壓縮比 當(dāng)采用二進(jìn)制碼字表示信源中的字符時(shí)，若字符xi的二進(jìn)制碼長(zhǎng)等于ni，則信源字符表X(N)的二進(jìn)制碼字的等于平均碼長(zhǎng)：1Niiinn P x式中：P(xi)為 xi 出現(xiàn)的概率。在上例中，壓縮比=3/2.75=1.092）編碼效率編碼后的字符平均信息量（熵）與編碼平均碼長(zhǎng)之比。當(dāng)字符表中字符數(shù)目較少和出現(xiàn)概率差別不很大時(shí)，為了提高編碼效果，可以采用擴(kuò)展字符表的方法，提高編碼效率。2221111112log2log4log2.7544881616在上例中，編碼后的字符平均信息量(熵)等于：它和編碼平均碼長(zhǎng)相等。所以編碼效率 =100%配套輔導(dǎo)教材：曹麗娜 樊昌信 編著 國(guó)防工業(yè)出版社 整理知識(shí) 歸納結(jié)論梳理關(guān)系 引導(dǎo)主線剖析難點(diǎn) 解惑疑點(diǎn)強(qiáng)化重點(diǎn) 點(diǎn)擊考點(diǎn) 謝謝！