语声信号数字化编码.pptxVIP

语声信号数字化编码;第一节 语声信号编码的基本概念及分类;图2.1 PCM编解码框图; 图中的A/D变换包含三个部分：抽样、量化和编码。 (1) 抽样 抽样是将模拟信号在时间上离散化的过程。 (2) 量化 量化是将模拟信号在幅度上离散化的过程。;(3) 编码 编码是指将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。 二、 语声信号编码的分类 语声信号的编码可划分为三大类型。 · 波形编码，是对信号波形进行的编码，前述PCM方式即为波形编码的一种。;· 参量编码是提取语声信号的一些特征参量，对其进行的编码。 · 混合编码，介于波形编码与参量编码之间的一种编码，即在参量编码的基础上，引入了一定的波形编码的特征，以达到改善自然度的目的。;第二节 脉冲编码调制——PCM;二、 抽样 模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行离散化处理，即将时间上连续的信号处理成时间上离散的信号，这一过程称之为抽样。 1. 抽样定义及实现抽样的电路模型 连续信号在时间上离散化的抽样过程如图2.3所示。;图2.3 连续信号抽样示意图;图2.4 抽样器及抽样波形示意;图2.5 相乘器抽样模型;图2.6 开关函数;2. 抽样定理 (1) 低通型信号抽样 设时间连续信号f(t)，其最高截止频率为fM。如果用时间间隔为TS≤1/2fM的开关信号对f(t)进行抽样，则f(t)就可被样值信号fS(t)=f(nTS) 来唯一地表示。或者说，要从样值序列无失真地恢复原时间连续信号，其抽样频率应选为fS≥2fM。这就是著名的奈奎斯特抽样定理，简称抽样定理。; 所谓理想抽样是指以式2.1中的开关函数ST(t)为单位高度的周期冲激脉冲序列，其波形图如图2.7所示。;图2.8 理想抽样样值序列频谱;图2.9 三种不同抽样频率时的样值序列频谱;至此，我们可以用下述两种被此等价的方式来表示有限能量频带受限信号的抽样定理。 ① 对于频谱分量低于fM的有限能量信号，可以用间隔小于或等于1/2fM的该信号瞬时样值来完全描述。 ② 对于频谱分量低于fM的有限能量信号，可以从抽样速率大于或等于2fM的该信号瞬时样值序列中完全地恢复，即抽样频率应为fS≥2fM。;(2) 带通型信号抽样 ;图2.11 带通型信号样值???的频谱;(3) 与抽样有关的误差 前面所讨论的抽样定理是基于下列三个前提： · 对语声信号带宽的限制是充分的； · 实行抽样的开关函数是单位冲激脉冲序列，即理想抽样； · 通过理想低通滤波器恢复原语声信号。;① 抽样的折叠噪声 抽样定理指出，抽样序列无失真恢复原信号的条件是fS≥2fM。为了满足抽样定理，对语声信号抽样时先将语声信号的频谱限制在fM以内。为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器将输入信号的频带限制在3400Hz以下，然后再进行抽样。 ② 抽样展宽的孔径效应失真;图2.12抽样折叠噪声示意;图2.13 自然抽样与抽样展宽;图2.14 抽样展宽电路框图;图2.15 展宽孔径效应失真;三、 量化 1. 量化定义及描述 量化是把信号在幅度域上连续取值变换为幅度域上离散取值的过程。 量化过程是一个近似表示的过程，即无限个数取值的模拟信号用有限个数值的离散信号近似表示。;图2.16 量化示意图;2. 均匀量化及量化噪声计算 量化就是将幅度值为连续的信号变换为幅度值为有限个离散值的过程。 各量化分级间隔相等的量化方式即为均匀量化。 图2.17(a)所示的阶梯状特性中的一个台阶的高度称为一个量化级。如图所示，均匀量化时在整个输入信号的幅度范围内量化级的大小都是相等的。量化误差所产生的量化噪声也应有两部分：非过载量化噪声和过载量化噪声。;图2.17 均匀量化特性与量化误差特性; 设量化间隔为Δ，则 Δ=2U/N 在非过载区内的最大量化误差为 emax(u)=Δ/2;图2.18 语声信号的幅度概率分布;图2.19 语声信号的分级间隔及量化值;图2.20 量化信噪比随l、Xe关系曲线;3. 非均匀量化及压缩扩张技术 (1) 非均匀量化及实现 采用均匀分级量化时其量化信噪比随信号电平的减小而下降。 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化间隔大，其量化误差也大。 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化间隔大，其量化误差也大。;图2.21非均匀量化特性及量化误差;图2.22 非均匀量化实现框图;图2.23 压缩扩张特性;(2) μ律和A律压缩特性 ① μ律压扩特性 ② A律压扩特性 ;图2.24;图2.25 A=87.6时(S/Nq)dB(A)曲线;③ A律13折线压扩特