自适应差分脉冲编码调制
• ADPCM是利用样本与样本之间的高度相关性和量 化阶自适应来压缩数据的一种波形编码技术，在 維持相同的語音質量下,ADPCM允許使用32Kbps 比特速率編碼,是標準64kpbs PCM的一半,CCITT为 此制定了G.721标准，及其延伸標準G.723；G.726 等等。 • ADPCM的输入信号是G.711 PCM代码，它的数据 率为64 kb/s。而ADPCM的输出是用4位表示的差 分信号，它的采样率仍然是8 kHz，它的数据率为 32 kb/s，这样就获得了2∶1的数据压缩。
語音編碼技術
huangni85@
主要内容
• • • • • • • 語音的形成及其帶寬 語音壓縮的必要性 脉冲编码调制（PCM） A-law, mu-law介紹。 自適應編碼調製(APCM) 差分脈衝编码调制（DPCM） 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）
• 标准
語音的帶寬
• 常用的語音信號其帶寬如下:
PCM的量化方式
均匀量化与非均匀量化
Pulse Code Modulation
PCM直接對 直接對speech signal進行編碼。 進行編碼。 直接對 進行編碼
Pulse Code Modulation
Y: 样本值；X：原始值 样本值； ： E = Y – X: 量化误差
µ律压扩与A律压扩的介紹
方式三:差分脉冲编码调制 （DPCM）
差分脉冲编码调制（DPCM）
方式四:自适应差分脉冲调制 （ADPCM）
• ADPCM综合了 综合了APCM的自适应特性和 的自适应特性和DPCM系统 综合了 的自适应特性和 系统 的差分特性。 的差分特性。 • 思想：利用自适应改变量化阶大小；用过去的样本 思想：利用自适应改变量化阶大小； 估算下一个输入样本的预测值， 估算下一个输入样本的预测值，使实际值与预测值 之间的差值尽量小. 之间的差值尽量小
語音壓縮的必要性
爲什麽我們需要壓縮語音信號呢？ • 節省帶寬。 • 語音信號被壓縮后,通過同一帶寬能夠傳送 更多的Voice data。 • 由於語音信號被壓縮,使得原本的帶寬更有 餘量,用戶能夠享受更多的便捷服務 (data/image/video)等等。 對質量的判斷方法: • 信噪比,主观平均判分法(Mean Opinion Scope)
方式一:脉冲编码调制（PCM）
PCM編碼 編碼: 編碼 採樣率:對於speech signal,用8000次/Second進行採樣. 1:採樣率 採樣率 2:量化 量化:就是把采集到的数值送到量化器（A/D转换器)编码成数字(數 量化 字編碼能夠讓speech signal有較小的失真),量化级数越多，量化误差 就越小,声音质量就越好。 2.1:綫性 均勻 量化 綫性(均勻 量化:採樣率為12bits/次,數據率為96kbit/s. 綫性 均勻)量化 2.2:非綫性 非均勻)量化 非綫性(非均勻 量化:採樣率為8bits/次,數據率為64kbit/s.從節約 非綫性 非均勻 量化 帶寬的角度,PCM採用非綫性量化.对小信号采用小的量化间隔,对大 信号采用大的量化间隔，这样可以用较少的位数编码。
• 在非线பைடு நூலகம்量化中,先把模擬信號通過一個壓縮(對數)放大器,再把壓縮 信號通過一個標準的均勻量化器. • 在美國運用µ律压扩,微弱的信號被放大,強的信號被壓縮,設進入壓 擴器的語音電平為W(t),輸出電平為Vo(t),則：
µ为确定压缩量的参数，它反映最大量化间隔和最小量化间隔之比，取50 <= µ <= 300 • 在歐洲，運用A律压扩
方式二:自适应脉冲编码调制 （APCM）
• APCM是一 种根据输入 信号幅度大 小自动改变 量化阶大小 的一种波形 编码技术。
• DPCM是利用相邻样本之间冗余信息来进行编码的 一种数据压缩技术。 差分脉冲编码调制是根据过去的样本去估算下一 个样本信号的幅度大小，这个值成为预测值，然 后对实际信号值与预测值之差进行量化编码，从 而减少了表示每个样本的位数。 DPCM是对差值进行量化编码，存储或传送的是 差值.
各标准比较
編碼方式 64kbps/PCM 32kbps/ADPCM 8kbps/CELP 13kbps/GSM
MOS (Mean Opinion Scope) 4.3 4.1 3.7 3.54
声音类型 电话语音 调幅广播 调频广播 CD 带 宽 200Hz－3.4kHz 50Hz－7kHz 20Hz－15kHz 20Hz－20kHz
• 語音的质量与語音的带宽有关，一般来说频率范 围越宽，語音质量也就越高,但是黨語音信號在 信道中傳輸時,我們期望在人們可接受的音質條 件下,將語音壓縮后進行傳遞。