語(yǔ)音編碼及信道編碼介紹PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第1頁(yè)/共97頁(yè)n 功耗要小， 以便適應(yīng)手持機(jī)。第2頁(yè)/共97頁(yè)逼近給定的要求。 這里指出了信道編碼在實(shí)現(xiàn)有效和可靠的通信方面的重要作用和地位，并從理論上為信道編碼的發(fā)展指出了努力方向。第3頁(yè)/共97頁(yè)第4頁(yè)/共97頁(yè)的結(jié)構(gòu)可分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。n(4) 按照修正錯(cuò)誤的類型不同， 可以分為糾正隨機(jī)錯(cuò)誤和糾正突發(fā)錯(cuò)誤的碼。n(5) 按照碼字中每個(gè)碼元的取值不同， 還可分為二進(jìn)制碼和多進(jìn)制碼等。第5頁(yè)/共97頁(yè)第6頁(yè)/共97頁(yè)第7頁(yè)/共97頁(yè)40600 fp2 fp3.3f / kHz20 lg|X()|2 / dB第8頁(yè)/共97頁(yè)2020 lg|X()|2 / dB5003.3f /

2、kHz第9頁(yè)/共97頁(yè)第10頁(yè)/共97頁(yè)(a)功率源激勵(lì)信號(hào)時(shí)變有損諧振器舌 齒 唇喉氣管肺橫隔膜機(jī)械力氣室氣流咽喉脈沖流鼻腔口腔第11頁(yè)/共97頁(yè) 圖 5 - 3 語(yǔ)音產(chǎn)生過(guò)程的機(jī)械和電路模型(a) 機(jī)械模型； (b) 電路模型； (c) 激勵(lì)功率譜和濾波器的頻率響應(yīng)(c)(b)激勵(lì)頻譜無(wú)聲音有聲音fff濾波前的頻率響應(yīng)直流/交流變換時(shí)變?yōu)V波器語(yǔ)聲信號(hào)直流噪聲周期有聲/無(wú)聲判決第12頁(yè)/共97頁(yè)第13頁(yè)/共97頁(yè)沖激串發(fā)生器隨機(jī)噪聲發(fā)生器時(shí)變數(shù)字濾波器基音周期濁音/清音開(kāi)關(guān)聲道參數(shù)Gs(n)u(n)第14頁(yè)/共97頁(yè)(a)(b)SnSn1Sn2Sn m1Sn M121212 1212Sn(開(kāi)

3、關(guān)1)或n(開(kāi)關(guān)2)h1hM 1 1 1 1h2Sn1Sn2Sn m1Sn Mh1hMh2SnnhM 1hM 1第15頁(yè)/共97頁(yè)第16頁(yè)/共97頁(yè)N抽頭LPC濾波器LPC系數(shù)系數(shù)計(jì)算器激勵(lì)計(jì)算器X(n)r (n)激勵(lì)控制N抽頭LPC濾波器LPC系數(shù)X(n)X(n)(a)(b)第17頁(yè)/共97頁(yè)缺點(diǎn)的原因主要是LPC沒(méi)有將發(fā)端的余數(shù)(誤差)信號(hào)送到收端去。第18頁(yè)/共97頁(yè)第19頁(yè)/共97頁(yè)短時(shí)延相關(guān)濾波器長(zhǎng)時(shí)延相關(guān)濾波器短時(shí)延相關(guān)濾波器長(zhǎng)時(shí)延相關(guān)濾波器短時(shí)延相關(guān)濾波器有聲/無(wú)聲轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)精細(xì)結(jié)構(gòu)頻譜包絡(luò)語(yǔ)音(a)(b)(c)激勵(lì)第20頁(yè)/共97頁(yè)性預(yù)測(cè)編碼(CELP)的碼矢。第21頁(yè)/共97頁(yè)

4、激勵(lì)發(fā)生器長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)短時(shí)預(yù)測(cè)均方誤差最小感覺(jué)加權(quán)原始語(yǔ)音客觀誤差合成語(yǔ)音主觀誤差(a)(b)第22頁(yè)/共97頁(yè)第23頁(yè)/共97頁(yè)k1k2k3k4L40第24頁(yè)/共97頁(yè)第25頁(yè)/共97頁(yè)第26頁(yè)/共97頁(yè)(a)預(yù)加重直流處理S0S分幀自相關(guān)Schur遞歸對(duì)數(shù)面積比RLAR編碼輸出編碼參數(shù)SA(Z)反射系數(shù)內(nèi)插LARLARLAR譯碼LARLARcd長(zhǎng)時(shí)分析d長(zhǎng)時(shí)參數(shù)編碼長(zhǎng)時(shí)參數(shù)譯碼Z NbNddedbNebcNc加權(quán)濾波xRPE序列選擇APCM編碼逆APCMRPE序列定位X mXmaxcXmcMcLPC 分析短時(shí)分析濾波預(yù)處理長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)RPE 編碼Xm第27頁(yè)/共97頁(yè)圖 5 - 10 RPE-LT

5、P-LPC編/解碼原理方框圖(b)RPE序列定位編碼參數(shù)Z NddA1/A(Z)去加重S0S反射系數(shù)內(nèi)插LARLAR解碼LARc長(zhǎng)時(shí)參數(shù)譯碼Ncbc逆APCMMcXmaxcXmceLARvRPE 解碼長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)短時(shí)綜合濾波后處理NbX m第28頁(yè)/共97頁(yè)信號(hào)d。n(4) 長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)。 長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)部分是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)器環(huán)路。第29頁(yè)/共97頁(yè)第30頁(yè)/共97頁(yè)加重后成為解碼器最后輸出的語(yǔ)音信號(hào)S0。第31頁(yè)/共97頁(yè)第32頁(yè)/共97頁(yè)第33頁(yè)/共97頁(yè)第34頁(yè)/共97頁(yè)平均增益長(zhǎng)時(shí)相關(guān)濾波器短時(shí)相關(guān)濾波器感知加權(quán)濾波器碼字1碼字2碼本碼字k平方激勵(lì)合成語(yǔ)音輸入原始語(yǔ)音客觀誤差感知加權(quán)誤差S(n)S(n

6、)C(n)第35頁(yè)/共97頁(yè)，完全相同。第36頁(yè)/共97頁(yè)Sn感知加權(quán)濾波器碼本gkXnkVnLTP分析濾波器nLPC合成濾波器Sn增益濾波器參數(shù)(b)誤差最小化(選擇k)碼本LPC合成濾波器LTP分析濾波器gkXnkVnnnSn增益濾波器參數(shù)(a)第37頁(yè)/共97頁(yè)及H命名。 各由128個(gè)40維矢量構(gòu)成。 每一激勵(lì)信號(hào)是由碼本I、 H及長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)時(shí)延L三者之和所決定， 故稱矢量和激勵(lì)。 圖5 - 13為VSELP編解碼器的方框圖。第38頁(yè)/共97頁(yè)(a)碼本 ILTP 分析濾波器碼本 Hgiglgh加權(quán)LPC 合成濾波器igilglghh濾波器參數(shù)PWFSnPnn加權(quán)誤差誤差最小化(選擇i ,

7、 l , h)ilhPn第39頁(yè)/共97頁(yè)(b)碼本 ILTP 合成濾波器碼本 HgiglghLPC 合成濾波器igilglghh濾波器參數(shù)輸出語(yǔ)音Sn第40頁(yè)/共97頁(yè)第41頁(yè)/共97頁(yè)非零碼的最小重量。第42頁(yè)/共97頁(yè)210可按下面方程組計(jì)算：C2=C6+C5+C4C1=C6+C5+C3C0=C6=C4+C3 (5 - 1) 第43頁(yè)/共97頁(yè)第44頁(yè)/共97頁(yè)(5 - 2) 進(jìn)一步， 寫成矩陣形式為 0001001101010101100101110123456CCCCCCC(5 - 3) 第45頁(yè)/共97頁(yè)TTHC0或 0TCH(5 - 4) 其中 10011010101011001

8、0111H C=C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 0 =0 0 0第46頁(yè)/共97頁(yè)第47頁(yè)/共97頁(yè)nmi0， 1，i=0,1, , k-1。 將式(5-6)寫成矩陣形式得第48頁(yè)/共97頁(yè)MGgggmmmCkkk110021 (5 - 7) 第49頁(yè)/共97頁(yè)11010000010100011001011100013210ggggG (5 - 8) 第50頁(yè)/共97頁(yè)第51頁(yè)/共97頁(yè)0PQIQPIQIPICTTTrTkTrkH所以 TTPQQP或 (5 - 11) 由此可得 rTrTkkIPQIHQIPIG(5 - 12) 第52頁(yè)/共97頁(yè)第53頁(yè)/共97頁(yè)iiiiicrcre

9、10i=1, 2, , n-1 第54頁(yè)/共97頁(yè)第55頁(yè)/共97頁(yè)n例如， 前面介紹的(7，4)線性碼， 它的H矩陣為100110101010110010111H第56頁(yè)/共97頁(yè)第57頁(yè)/共97頁(yè)第58頁(yè)/共97頁(yè)第59頁(yè)/共97頁(yè)n該碼字循環(huán)一次的碼多項(xiàng)式是原碼多項(xiàng)式C(x)乘x除以xn+1的余式， 寫作nC1(x)=xC(x) (模xn+1)n第60頁(yè)/共97頁(yè))()()()(21xgxgxxgxxGkk (5 - 18) 第61頁(yè)/共97頁(yè)即xn+1 =h(x)g(x)， 這里h(x)稱為監(jiān)督多項(xiàng)式。第62頁(yè)/共97頁(yè)nm(x)=mk-1xk-1+mk-2xk-2+m0 (5 - 1

10、9)n又設(shè)監(jiān)督碼元(rn-k-1rn-k-2 r0)的多項(xiàng)式為nr(x)=mn-k-1xn-k-1+rn-k-2xn-k-2+r0 (5 - 20)第63頁(yè)/共97頁(yè)輸出C(x)輸入m(x)門2門3門1第64頁(yè)/共97頁(yè)第65頁(yè)/共97頁(yè)n監(jiān)督位數(shù)n-kmtn最小距離dmin2t+1第66頁(yè)/共97頁(yè)第67頁(yè)/共97頁(yè)第68頁(yè)/共97頁(yè)第69頁(yè)/共97頁(yè)c11 c12 c1nc21 c22 c2n cm1 cm2 cmn 第70頁(yè)/共97頁(yè)第71頁(yè)/共97頁(yè)第72頁(yè)/共97頁(yè)輸入m(x)(a)輸入m(x)(b)第73頁(yè)/共97頁(yè)維特比譯碼中， 用狀態(tài)圖和網(wǎng)格圖來(lái)描述譯碼過(guò)程較為方便。第74頁(yè)/

11、共97頁(yè)12S輸出輸入第75頁(yè)/共97頁(yè)01100011S301S2111101S110000010S0第76頁(yè)/共97頁(yè)S000S101S210S31101234567000000000000001111111111111111111100000010101010100101010101010101101010第77頁(yè)/共97頁(yè)5 - 18(2， 1， 2)而言， 可以求得自由距離dfree=5。第78頁(yè)/共97頁(yè)第79頁(yè)/共97頁(yè)第80頁(yè)/共97頁(yè)第81頁(yè)/共97頁(yè)幸存路徑， 刪去進(jìn)入該狀態(tài)的其它路徑。第82頁(yè)/共97頁(yè)第83頁(yè)/共97頁(yè)下， 對(duì)某一個(gè)碼而言， 軟判決比硬判決可以獲得23倍

12、的量化增益。第84頁(yè)/共97頁(yè)第85頁(yè)/共97頁(yè)第86頁(yè)/共97頁(yè)第87頁(yè)/共97頁(yè)第88頁(yè)/共97頁(yè)卷積編碼器碼率 k/n選擇子集選擇信號(hào)點(diǎn)k 比特m k 比特n 比特輸出第89頁(yè)/共97頁(yè)n5. 什么是編碼調(diào)制？它有哪些特點(diǎn)？n第90頁(yè)/共97頁(yè)100110101010110010111H， 列出所有許用碼組。 第91頁(yè)/共97頁(yè) 0000000 1000101 0001011 1001110 0010110 1010011 0011101 1011000 0100111 1100010 0101100 1101001 0110001 1110100 0111010 1111111 試寫出該循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g(x)和生成矩陣G(x)， 并將G(x)化成典型陣。 第92頁(yè)/共97頁(yè)監(jiān)督矩陣。第93頁(yè)/共97頁(yè)第