语音编码技术PPT学习教案

1、会计学122021-12-16第1页/共28页32021-12-16第2页/共28页42021-12-16移动通信对语音编码的要求是：移动通信对语音编码的要求是：(1) 编码的速率要适合在移动信道内传输，纯编码速率应低编码的速率要适合在移动信道内传输，纯编码速率应低于于16kbit/s。(2) 在一定编码速率下语音质量应尽可能高，即解码后的复在一定编码速率下语音质量应尽可能高，即解码后的复原语音的保真度要高，主观评分原语音的保真度要高，主观评分MOS（Mean Opinion Score）应不低于）应不低于3.5分（按长途语音质量要求）。分（按长途语音质量要求）。(3) 编解码时延要短，总时延

2、不得超过编解码时延要短，总时延不得超过65ms。(4) 要能适应衰落信道的传输，即抗误码性能要好，以保持要能适应衰落信道的传输，即抗误码性能要好，以保持较好的语音质量。较好的语音质量。(5) 算法的复杂程度要适中，应易于大规模电路集成。算法的复杂程度要适中，应易于大规模电路集成。第3页/共28页52021-12-16第4页/共28页62021-12-16 质量等级质量等级 分数分数 收听注意力等级收听注意力等级 优优 5可完全放松，不需要注意力可完全放松，不需要注意力 良良 4需要注意，但不需要明显集需要注意，但不需要明显集中注意力中注意力 满意满意(正常正常) 3中等程度的注意力中等程度的注

3、意力 差差 2需要集中注意力需要集中注意力 劣劣 1即使努力去听，也很难听懂即使努力去听，也很难听懂表表6.1 主观评定等级主观评定等级第5页/共28页72021-12-16第6页/共28页82021-12-16第7页/共28页92021-12-16第8页/共28页102021-12-16第9页/共28页112021-12-16第10页/共28页122021-12-16人的语音频带范围为人的语音频带范围为3003400Hz（一般为（一般为03400Hz）。波形编码是直接在时间域上将模拟的语音信号变换为数波形编码是直接在时间域上将模拟的语音信号变换为数字信号。图字信号。图6.2示出了语音波形数字

4、编码的原理框图。示出了语音波形数字编码的原理框图。图图6.2 语音波形编码原理图语音波形编码原理图波形编码包括两个基本过程：抽样和量化，而这两波形编码包括两个基本过程：抽样和量化，而这两个过程也是所有语音编码的基础。个过程也是所有语音编码的基础。语音波形编码概述语音波形编码概述第11页/共28页132021-12-16定义定义:直接将样值编码为信号的方法直接将样值编码为信号的方法.图图6.3 PCM的组成的组成 在有线数字通信中，常用在有线数字通信中，常用64kbit/s PCM码传输数字语码传输数字语音信号。对于无线传输来说，由于受频带的限制，必须音信号。对于无线传输来说，由于受频带的限制，

5、必须采用低速率、高质量的编码技术方法，所以，在数字峰采用低速率、高质量的编码技术方法，所以，在数字峰窝网中的有线无线接口处，要进行窝网中的有线无线接口处，要进行64kbit/s PCM码与其码与其他编码体制的转换。他编码体制的转换。第12页/共28页142021-12-16模拟信息源抽样量化编码数字通信系统译码低通x(t)模拟随机信号 tT txs txq ks ks txq tx A/D模数转换D/A数模转换图6-1 模拟信号的数字传输脉冲编码调制脉冲编码调制PCM基本原理基本原理第13页/共28页模拟信源预滤波器抽样器波形编码器量化、编码x(t)x(n)模拟信源重建滤波器抽样保持，低通波形

6、解码器数字信道脉冲编码调制脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制。简称脉码调制。包括三个过程：抽样、量化、编码。包括三个过程：抽样、量化、编码。抽样是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号；抽样信号；量化是把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间量化是把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号；离散幅度的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。第14页/共28页162021-12-16采样电路采样电路量化和编码量化和编码l 话音信道带宽话音信道带宽 2倍

7、话音最大频率倍话音最大频率)l 量化级数：量化级数：256级级 (8位二进制码表示位二进制码表示)l 数据率：数据率：8000次次/s*8bit = 64Kb/s 每路每路PCM信号的速率信号的速率 = 64000bps例：语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要例：语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：采样、量化、编码。编码后的信号称为经过三个步骤：采样、量化、编码。编码后的信号称为PCM（Pulse Coded Modulation）信号（脉码调制信号）信号（脉码调制信号）第15页/共28页172021-12-16PCM转换过

8、程举例第16页/共28页PCM编码原理编码原理 常见的常见的PCM二进制码组有三种：二进制码组有三种： 自然二进制码组自然二进制码组NBC；-十进制正整数的二进制表示。十进制正整数的二进制表示。 折叠二进制码组折叠二进制码组FBC；-左边第一位表示正负号，左边第一位表示正负号，“1”表表示正。示正。 格雷二进制码组格雷二进制码组RBC；特点：任何相邻电平的码组只有一；特点：任何相邻电平的码组只有一位发生变化。位发生变化。 第17页/共28页量化值序号量化值序号自然二进制码自然二进制码折叠二进制码折叠二进制码格雷码格雷码15141312111098111111101101110010111010

9、10011000111111101101110010111010100110001000100110111010111011111101110076543210011101100101010000110010000100000000000100100011010001010110011101000101011101100010001100010000三种码组三种码组 对于对于NBC：码组第一位出错，幅度误差为最大幅度的：码组第一位出错，幅度误差为最大幅度的1/2倍；倍； 对于对于FBC：码组第一位出错，小信号的失真误差要小得多；：码组第一位出错，小信号的失真误差要小得多； 对于对于RBC：码组

10、中一位出错，误差幅度只相差一个量化间隔。：码组中一位出错，误差幅度只相差一个量化间隔。第18页/共28页202021-12-16图图6.4 语音产生模型语音产生模型在图在图6.4所示的模型中，包括了三个部分：激励源、声所示的模型中，包括了三个部分：激励源、声道模型和辐射模型，正好模拟了人的发声器官中喉、声道模型和辐射模型，正好模拟了人的发声器官中喉、声道和嘴。道和嘴。1. 语音信号的产生模型语音信号的产生模型第19页/共28页212021-12-16001( )(1,)iPiiiV ZaaaZ为实数10( )(1)R ZRZ辐射模型辐射模型R（Z）与嘴形有关，可以表示成一个固定的模型函数）与嘴形有关，可以表示成一个固定的模型函数2. 特征参量的提取特征参量的提取常用的短时处理技术包括加窗技术、基音周期估计等常用的短时处理技术包括加窗技术、基音周期估计等。第20页/共28页222021-12-16线性预测技术用于语音编码就构成线性预测编码（线性预测技术用于语音编码就构成线性预测编码（LPC：Linear Prediction Coding）。图）。图6.5是是LPC的原的原理框图。理框图。图图6.5 LPC声码器声码器第21页/共28页232021-12-16第22页/共28页242021-12-16