聲音和語音編碼課件

第二章聲音和語音編碼1南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室第二章聲音和語音編碼1南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM應(yīng)用其它編碼方法2南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述2南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述聲音是一種連續(xù)的波，具有普通波的一切特性：反射、折射、衍射等。聲音信號是由許多頻率不同的信號組成聲波的分類（按頻率）次聲波(0～20Hz)聲波(20～20KHz)—人類聽覺范圍超聲波(>20KHz)—強(qiáng)的方向性應(yīng)用：B超、探測儀、主動聲納3南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述聲音是一種連續(xù)的波，具有普通波的一切特性：反2.1聲音概述（續(xù)）聲音的幅度人類能夠感知的范圍是：0～120dB之間超出120dB人耳可能會感動疼痛補(bǔ)充：什么是dB（分貝）數(shù)？4南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述（續(xù)）聲音的幅度4南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室什么是dB（分貝）數(shù)？一種相對量單位，在專業(yè)音響設(shè)備的調(diào)節(jié)刻度上經(jīng)常會遇到，例如增益大小、衰減量、提升量、電平量等。

其定義是：dB數(shù)=20lgA/B

但在功率級、聲強(qiáng)級及能量級中，其定義是：dB數(shù)=10lgA/B

式中，A是被比較的絕對量，例如電壓、電流等；B為比較的標(biāo)準(zhǔn)量。采用dB數(shù)表示量值的優(yōu)點是縮小了數(shù)值大小，使量值表示更簡單更具體，使運算簡化。同時，對一些變化范圍很寬的物理量作圖表示或刻度與非常方便，一目了然。

5南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室什么是dB（分貝）數(shù)？一種相對量單位，在專業(yè)音響設(shè)備的調(diào)節(jié)刻2.1聲音概述（續(xù)）音寬與頻帶：頻帶寬度或稱為帶寬，它是描述組成復(fù)合信號的頻率范圍。

圖2.1聲音的頻帶6南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述（續(xù)）音寬與頻帶：頻帶寬度或稱為帶寬，它是描2.1.1音頻信號的指標(biāo)

一.頻帶寬度：音頻信號的頻帶越寬，所包含的音頻信號分量越豐富，音質(zhì)越好。

圖2.2聲音的頻帶寬度7南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1.1音頻信號的指標(biāo)一.頻帶寬度：音頻信號的頻帶2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))二．動態(tài)范圍:動態(tài)范圍越大，信號強(qiáng)度的相對變化范圍越大，音響效果越好。

音質(zhì)效果

AM廣播FM廣播數(shù)字電話CD－DA動態(tài)范圍（dB）

406050100動態(tài)范圍＝20×log（信號的最大強(qiáng)度/信號的最小強(qiáng)度）單位：（dB）

表2.1聲音的動態(tài)范圍抑揚頓挫8南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))二．動態(tài)范圍:動態(tài)范2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))三．信噪比：信噪比SNR（SignaltoNoiseRatio）是有用信號與噪聲之比的簡稱。噪音可分為環(huán)境噪音和設(shè)備噪音。信噪比越大，聲音質(zhì)量越好

9南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))三．信噪比：信噪比SNR本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM應(yīng)用其它編碼方法10南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述10南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2聲音的數(shù)字化模擬信號與數(shù)字信號聲音信號的數(shù)字化采樣頻率采樣精度聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率11南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2聲音的數(shù)字化模擬信號與數(shù)字信號11南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用2.2.1模擬信號與數(shù)字信號模擬信號——時間上、幅度上均連續(xù)的信號。采樣——在某一時刻對模擬信號的幅度進(jìn)行測量，將其時間上離散化量化——將采樣得到的信號幅度的取值離散化。如采樣得到的幅度為[0,255],一種離散化的方法是取值{0,1,2,…,255}采樣和量化后得到的信號就是數(shù)字信號12南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.1模擬信號與數(shù)字信號模擬信號——時間上、幅度上均連2.2.1模擬信號到數(shù)字信號為什么要從模擬信號過渡到數(shù)字信號？以前聲音長途傳輸用電信號來模擬聲波，對電信號的處理，采用模擬電氣元件，受環(huán)境影響很大（溫度、電磁場干擾），難以糾錯。采用數(shù)字信號，采用數(shù)字信號處理器（DSP）進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，受環(huán)境影響較小，可以實現(xiàn)容錯處理。13南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.1模擬信號到數(shù)字信號為什么要從模擬信號過渡到數(shù)字信2.2.1數(shù)字信號處理的優(yōu)點數(shù)字信號計算是一種精確的計算方法，不受時間和環(huán)境變化的影響；用數(shù)學(xué)運算來實現(xiàn)（模擬）原來的物理部件的功能相對比較容易可以通過改變數(shù)學(xué)運算的方法，實現(xiàn)不同的功能，而不需更換物理部件(DSP)。即只需對DSP編程。14南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.1數(shù)字信號處理的優(yōu)點數(shù)字信號計算是一種精確的計算方2.2.2聲音信號的數(shù)字化聲音信號的數(shù)字化步驟：采樣——得到一個個時間上離散的幅度值量化——得到一個個離散的幅度值連續(xù)時間的離散化通過采樣，一般采用均勻采樣(uniformsampling)連續(xù)幅度的離散化通過量化，可采用線性量化,或非線性量化

15南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化聲音信號的數(shù)字化步驟：15南通大2.2.2聲音信號的數(shù)字化(圖)圖2.3聲音信號的數(shù)字化16南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化(圖)圖2.3聲音信號的數(shù)字采樣和量化——示例如有一聲音信號，對其進(jìn)行采樣和量化。量化表用[1，2，3，4，5，6，7，8]，四舍五入方法。結(jié)果如下表2.2采樣序列1.532.203.61…4.83量化序列224…517南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室采樣和量化——示例如有一聲音信號，對其進(jìn)行采樣和量化。采樣序2.2.2聲音信號的數(shù)字化目前應(yīng)用較為廣泛的采樣方式:奈奎斯特(Nyquist)采樣正交采樣帶通采樣Sigma-Delta(∑－△)采樣等18南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化目前應(yīng)用較為廣泛的采樣方式:18南2.2.2聲音信號的數(shù)字化需要解決的兩個問題：采樣頻率應(yīng)該是多少？量化的精度？bps(bitpersample)19南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化需要解決的兩個問題：19南通大學(xué)2.2.3采樣頻率采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。奈奎斯特采樣定理(Nyquisttheory):如果對某一模擬信號進(jìn)行采樣，則采樣后可還原的最高信號頻率只有采樣頻率的一半；或者說只要采樣頻率高于輸入信號最高頻率的兩倍，就能從采樣信號系列重構(gòu)原始信號。

20南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。20南通2.2.3采樣頻率奈奎斯特采樣定理:fs>=2fmax－－fs為采樣頻率，fmax為信號最高頻率對聲音信號而言，fmax為聲音信號的最高頻率。在實際應(yīng)用中，為了使前級抗混疊濾波器易于實現(xiàn)，提高輸入信號的信噪比，一般fs取fmax的2.5倍以上。

21南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率奈奎斯特采樣定理:21南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用2.2.3采樣頻率根據(jù)斯特采樣定理，CD激光唱盤采樣頻率為44KHz，可記錄的最高音頻為22KHz，這樣的音質(zhì)與原始聲音相差無幾，也就是我們常說的超級高保真音質(zhì)。聲音采樣的三個標(biāo)準(zhǔn)頻率分別為：44.1KHz22.05KHz11.025KHz。

22南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率根據(jù)斯特采樣定理，CD激光唱盤采樣頻率2.2.3采樣頻率人耳聽覺上限是20KHz，根據(jù)奈奎斯特的理論，數(shù)碼音頻的取樣頻率應(yīng)當(dāng)是40KHz，可為何定了44.1KHz這么一個特殊的標(biāo)準(zhǔn)？對模擬聲音信號進(jìn)行處理時，20KHz處有比較明顯的衰減，因此把信號截止頻率提高到22KHz為使交流電紋波的負(fù)面影響降到最低，需要取一個既大于44KHz,又為50Hz和60Hz(國際通行的兩種交流電頻率)公倍數(shù)的數(shù)據(jù)。23南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率人耳聽覺上限是20KHz，根據(jù)奈奎斯特的2.2.4量化精度——量化位數(shù)量化位數(shù)是對模擬音頻信號的幅度軸進(jìn)行數(shù)字化，它決定了模擬信號數(shù)字化以后的動態(tài)范圍。由于計算機(jī)按字節(jié)運算，一般的量化位數(shù)為8位和16位。量化位越高，信號的動態(tài)范圍越大，數(shù)字化后的音頻信號就越可能接近原始信號，但所需要的存貯空間也越大。

類似于你銀行的存款位數(shù)24南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——量化位數(shù)量化位數(shù)是對模擬音頻信號的2.2.4量化精度——量化位數(shù)例如用8位表示一個聲音采樣的樣本，則樣本值是0到255之間的256個整數(shù)值，此時采樣精度就是1/256.量化精度、存儲空間、聲音質(zhì)量、處理速度之間的矛盾。（理解）25南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——量化位數(shù)例如用8位表示一個聲音采2.2.4量化精度——信噪比表示信噪比SNR(signal-to-noiseratio)公式：SNR=10log[(Vsignal)2/(Vnoise)2]=20log(Vsignal/Vnoise)說明：Vsignal表示信號電壓Vnoise表示噪聲電壓SNR的單位為分貝(dB)如何理解信噪比公式(思考題)26南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——信噪比表示信噪比SNR(signa2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=1;采樣精度為1bit時，Vsignal＝21，此時它的信噪比：SNR=20log(Vsignal/Vnoise)=20log(21/1

)=20log2=20*0.3=6dB27南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=1;采樣精度為8bit時，Vsignal＝28，此時它的信噪比：SNR=20log(Vsignal/Vnoise)=20log(28/1

)=20*8*log2=20*8*0.3=48dB28南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=2.2.4采樣精度（表）表2-3采樣位數(shù)與信噪比對照表量化位

等份

信噪比(dB)應(yīng)

用

126825648數(shù)字電話166553696CD-DA29南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4采樣精度（表）表2-3采樣位數(shù)與信噪比對照表2.2.5聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率聲道數(shù)：有單聲道和雙聲道之分。雙聲道又稱為立體聲，在硬件中要占兩條線路，音質(zhì)、音色好，但立體聲數(shù)字化后所占空間比單聲道多一倍。數(shù)據(jù)率：為每秒bit數(shù)，(bps).數(shù)據(jù)率是計算機(jī)處理時要掌握的基本技術(shù)參數(shù)。聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率的對應(yīng)參見教材表2-1p1130南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.5聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率聲道數(shù)：有單聲道和雙聲道之分。雙本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法31南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述31南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3電子合成音樂－MIDI樂器數(shù)字接口MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface），泛指數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn)，它是音樂與計算機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。MIDI不是把音樂的波形進(jìn)行數(shù)字化采樣和編碼，而是將數(shù)字式電子樂器的彈奏過程記錄下來，如按了哪一個鍵、力度多大、時間多長等等。當(dāng)需要播放這首樂曲時，根據(jù)記錄的樂譜指令，通過音樂合成器生成音樂聲波，經(jīng)放大后由揚聲器播出。

32南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3電子合成音樂－MIDI樂器數(shù)字接口MIDI（Mu2.3.1MIDI術(shù)語一、音樂合成器（MusicalSynthesizer）：用來產(chǎn)生并修改正弦波形的疊加，然后通過聲音產(chǎn)生器和揚聲器發(fā)出特定的聲音。泛音的合成決定聲音音質(zhì)。二、復(fù)調(diào)聲音：簡稱為復(fù)音（Polyphony），指合成器同時演奏若干音符時發(fā)出的聲音。它著重于同時演奏的音符數(shù)。33南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語一、音樂合成器（MusicalSy2.3.1MIDI術(shù)語三、多音色（Timbre）：指同時演奏幾種不同樂器時發(fā)出的聲音。它著重于同時演奏的樂器數(shù)。四、MIDI標(biāo)準(zhǔn)

1、MIDI電子樂器：能產(chǎn)生特定聲音的合成器，其數(shù)據(jù)傳送符合MIDI通信約定。34南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語三、多音色（Timbre）：指同時演2.3.1MIDI術(shù)語2、MIDI消息(message)或指令：樂譜的一種記錄格式，相當(dāng)于樂譜語言。3、MIDI接口（interface）：MIDI硬件通信協(xié)議4、MIDI通道(channel)：共16個通道，每種通道對應(yīng)一種邏輯的合成器35南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語2、MIDI消息(message2.3.1MIDI術(shù)語

5、MIDI文件：由控制數(shù)據(jù)和樂譜信息數(shù)據(jù)構(gòu)成6、音序器(Sequencer)：用來記錄、編輯和播放MIDI文件的軟件。36南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語5、MIDI文件：由控制數(shù)據(jù)和樂譜2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程

MIDI電子樂器通過MIDI接口與計算機(jī)相連。計算機(jī)可通過音序器軟件來采集MIDI電子樂器發(fā)出的一系列指令。這一系列指令可記錄到MIDI文件中。在計算機(jī)上音序器可對MIDI文件進(jìn)行編輯和修改。最后，將MIDI指令送往音樂合成器，由合成器將MIDI指令符號進(jìn)行解釋并產(chǎn)生波形，然后通過聲音發(fā)生器送往揚聲器播放出來。37南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程MIDI電子樂器通過2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程圖2.4MIDI的產(chǎn)生過程38南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程圖2.4MIDI的產(chǎn)2.3.3MIDI合成的產(chǎn)生方式1、頻率調(diào)制合成(FrequencyModulation)

通過硬件產(chǎn)生正弦信號，再經(jīng)處理合成音樂。合成的方式是將波形組合在一起，理論上可以有無限多組波形，但實際上做不到。其泛音的合成與模擬比較困難，實際的質(zhì)量不高。2、波形表（Wavetable）合成

其原理是在ROM中已存儲各種實際樂器的聲音樣本，需要時，調(diào)用相應(yīng)樣本來合成該樂器的樂音。ROM的容量越大，合成效果越好，價格也越貴。

39南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.3MIDI合成的產(chǎn)生方式1、頻率調(diào)制合成(Fre2.3.4兩種音頻文件的比較

表2-4MIDI和WAVE文件的比較MIDIWAVE文件內(nèi)容MIDI指令數(shù)字音頻數(shù)據(jù)音源MIDI樂器Mic,磁帶,CD唱盤,音響容量小與音質(zhì)成正比

效果與聲卡質(zhì)量有關(guān)

與編碼指標(biāo)有關(guān)

適用性易編輯

聲源受限

數(shù)據(jù)量很小

不易編輯

聲源不限

數(shù)據(jù)量大

40南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.4兩種音頻文件的比較表2-4MIDI和WAVE本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼(教材第三章)脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法41南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述41南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.4語音編碼——實現(xiàn)方法波形編碼 將波形直接變換成數(shù)字碼流。特點：比特率較高、解碼后質(zhì)量較高、延時較小?？梢苑譃椋簳r域波形編碼，如PCM、ADPCM、M等；頻域波形編碼，如子帶編碼（SBC）、自適應(yīng)變換編碼等。參數(shù)編碼從信源信號的某個域中提取特征參數(shù)，并變換成數(shù)字碼流。特點：比特率較低、解碼后質(zhì)量較低、延時較大。如：各種聲碼器。線性預(yù)測編碼(LPC)42南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.4語音編碼——實現(xiàn)方法波形編碼42南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教2.4語音編碼——實現(xiàn)方法混合編碼 將以上二種方法混合，特點：以較低的比特率獲得較高的質(zhì)量，延時適中，復(fù)雜。如：GSM的語音編碼。

43南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.4語音編碼——實現(xiàn)方法混合編碼43南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教語音編碼歷史：數(shù)字電話（1）

波形編碼

PCM原理（37年，法AlecReeres）電子管PCM（46年，Bell實驗室）晶體管PCM（62年，市話擴(kuò)容，64kb/s）單片ICPCM（70年代，微波、衛(wèi)星、光纖）

增量編碼原理（46年，法DeLoraine）自適應(yīng)增量CVSD（60年代末，軍用，32、16kb/s）ContinuouslyVariableSlopeDeltaModulator連續(xù)變化斜率增量調(diào)制器

其他編碼（70年代，ADPCM、SubBand、ATC、APC等）在16kb/s以上得到較好的話音質(zhì)量。特點：話音質(zhì)量好，且編碼速率高。44南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼歷史：數(shù)字電話（1）波形編碼44南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)語音編碼歷史：數(shù)字電話（2）

參數(shù)編碼波形編碼通道聲碼器（39年，Dudly，二次大戰(zhàn)保密電話）LPC聲碼器（67年，Atal、Schroeder）共振峰聲碼器（71年，Rabiner、Schafer、Elanagan）波形插值（91年，W.B.Kleijn）

特點：編碼速率低，自然度差。

混合編碼器利用線性預(yù)測、VQ、A-B-S、感覺加權(quán)、后濾波等技術(shù)。規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測（RPELP1985Deprettere、Kroon）碼本激勵線性預(yù)測（CELP1985Manfred、Schroeder、Atal）特點：話音質(zhì)量高、編碼速率低，但算法復(fù)雜。45南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼歷史：數(shù)字電話（2）參數(shù)編碼45南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)語音編碼的優(yōu)點提高傳輸?shù)馁|(zhì)量便于處理使用靈活，便于多種媒體（視頻、音頻、文字、數(shù)據(jù)）相結(jié)合應(yīng)用易于加密適合大規(guī)模集成可靠性高、體積功耗小價格便宜46南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼的優(yōu)點提高傳輸?shù)馁|(zhì)量46南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室表2.2語音編碼的應(yīng)用47南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室表2.2語音編碼的應(yīng)用47南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室壓縮的必要性表2.3幾種類型信號的參數(shù)88.125KB/s（一般了解）48南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室壓縮的必要性表2.3幾種類型信號的參數(shù)88.125KB/s語音壓縮依據(jù)1)冗余度時域樣點之間相關(guān)（短時、長時）頻域譜的非平坦性（譜包絡(luò)、譜離散）統(tǒng)計特性2)人耳聽覺特性人耳分辨能力人耳對不同頻段聲音的敏感程度不同，通常對低頻比對高頻更敏感人耳對語音信號的相位不敏感人耳掩蔽效應(yīng)MaskingEffect…（一般了解）49南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音壓縮依據(jù)1)冗余度（一般了解）49南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教語音壓縮依據(jù)說明：對人耳聽不到或感知極不靈敏的聲音分量都不妨視為冗余。利用聽覺心理特性…、感覺加權(quán)、量化、去除多余分量、后濾波、…。（一般了解）50南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音壓縮依據(jù)說明：（一般了解）50南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（1）1)編碼速率：（Kbps、Kb/s）

信號帶寬：可懂度、自然度、透明度。200~3400Hz,50~7000Hz,10~20000HZ

采樣速率：8KHz,16KHz,32KHz,44.1/48KHz。

編碼位數(shù)：R（b/樣點），總速率I（kb/s）。

（一般了解）51南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（1）1)編碼速率：（Kbps、Kb/s）語音編碼性能評價（2）2）重建語音質(zhì)量客觀評價：信噪比分段信噪比（一般15dB以上較好，20dB以上相當(dāng)好）主觀評價:MOS分（MeanOpinionScore）5~1分：Excellent、Good、Fair、Poor、Bad如：4分：長途通信質(zhì)量（一般了解）52南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（2）2）重建語音質(zhì)量（一般了解）52南通大語音編碼性能評價（3）3)編解碼延時（ms）公眾網(wǎng)（25ms）回聲控制或回聲抵消正常通話秩序與重建質(zhì)量關(guān)系4)算法復(fù)雜度硬件、成本浮點、定點

5)其他抗隨機(jī)誤碼和突發(fā)誤碼能力抗丟包和丟幀能力對不同信號編碼能力級聯(lián)或轉(zhuǎn)接能力（一般了解）53南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（3）3)編解碼延時（ms）（一般了解）5本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法54南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述54南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5脈沖編碼調(diào)制PCM概念：在一定的時間間隔內(nèi)，連續(xù)測量信號的幅度值，并對測量值編碼。原理：（見下圖）55南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5脈沖編碼調(diào)制PCM概念：在一定的時間間隔內(nèi)，連續(xù)測2.5脈沖編碼調(diào)制PCM—步驟三個步驟:抽樣—即采樣量化—測量采樣值編碼

—對量化值進(jìn)行處理并記錄56南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5脈沖編碼調(diào)制PCM—步驟三個步驟:56南通大學(xué)計2.5.1PCM－量化概念1、定義：將幅度連續(xù)變化的信號變成幅度離散信號的處理過程稱為量化。2、量化器的基本參數(shù)

1）量化范圍

如[V1，V2]，語音信號為雙極性對稱信號，通常量化范圍是[-V，+V]2）量化級數(shù)N，在[V1，V2]內(nèi)分N個段落。57南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.1PCM－量化概念1、定義：將幅度連續(xù)變化的信2.5.2PCM－量化參數(shù)3）量化間隔i，也稱量階，量化級4）量化值5）編碼位數(shù)n，二進(jìn)制編碼時，需滿足2nN6）量化方法

均勻量化：

量化間隔相等；

非均勻量化：量化間隔不相等。

58南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.2PCM－量化參數(shù)3）量化間隔i，也稱量階，2.5.3量化器特性

1）量化器特性曲線：量化器的輸入和輸出之間的關(guān)系曲線2）量化器誤差特性曲線：量化器的輸入與量化誤差之間的關(guān)系曲線。59南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.3量化器特性1）量化器特性曲線：量化器的輸入和輸2.5.3均勻量化器的特性曲線和誤差曲線60南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.3均勻量化器的特性曲線和誤差曲線60南通大學(xué)計算機(jī)2.5.3均勻量化的特點及其應(yīng)用特點：1）量化信噪比與信號功率成正比2）編碼位數(shù)多。應(yīng)用：用于信號分布范圍小且較均勻的場合。如遙測、遙控、儀表等方面。結(jié)論：在通信系統(tǒng)中，語音信號不適合采用均勻量化編碼改進(jìn)方法：采用非均勻量化。

61南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.3均勻量化的特點及其應(yīng)用特點：61南通大學(xué)計算2.5.4非均勻量化

非均勻量化基本思想：在對輸入信號進(jìn)行量化時候，大的輸入信號采用大的量化間隔，小的輸入信號采用小的量化間隔。非均勻量化有兩種方法：1.律壓擴(kuò)2.A律壓擴(kuò)62南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.4非均勻量化非均勻量化基本思想：62南通大學(xué)計2.5.4壓擴(kuò)－－壓縮與擴(kuò)展壓縮與擴(kuò)張的過程如下:1.f(x)—壓縮器—均勻量化—編碼2.譯碼—擴(kuò)張器—f'(x)

63南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.4壓擴(kuò)－－壓縮與擴(kuò)展壓縮與擴(kuò)張的過程如下:63南通2.5μ律壓縮律1.μ律壓縮律μ律曲線為

μ越大，小信號的壓縮律越高。

64南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5μ律壓縮律1.μ律壓縮律64南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教2.5A律壓縮律2.A律壓縮律A律壓縮曲線為

65南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5A律壓縮律2.A律壓縮律65南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用2.5分段量化折線壓縮律

由于連續(xù)曲線的壓縮律電路實現(xiàn)較為困難，通常用折線來近似。常用的有A13折線和μ15折線。

66南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5分段量化折線壓縮律由于連續(xù)曲線的壓縮律電路實現(xiàn)較2.5A13折線畫法A13折線畫法如下：1）x軸采用對折方式分16份2）y軸均勻分割16份3）

將x,y軸對應(yīng)的坐標(biāo)點連接起來，得到16段折線。簡稱為A13折線。應(yīng)用：中國，歐洲等67南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5A13折線畫法A13折線畫法如下：67南通大學(xué)計算機(jī)2.5A13折線畫法（圖）8×2條線段68南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5A13折線畫法（圖）8×2條線段68南通大學(xué)計算2.5μ15折線壓縮律

μ15折線壓縮律是在μ曲線上取坐標(biāo)點，然后連成折線而得。

69南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5μ15折線壓縮律μ15折線壓縮律是在μ曲線上取坐標(biāo)2.5μ15折線畫法畫法如下：1）x軸坐標(biāo)點為，非均勻分割16份2）y軸均勻分割16份3）將x,y軸對應(yīng)的坐標(biāo)點連接起來，得到16段折線。稱為μ15折線。

應(yīng)用：日本，美國，加拿大等。

70南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5μ15折線畫法畫法如下：70南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM應(yīng)用其它編碼方法71南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述71南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.6PCM在通信中的應(yīng)用PCM編碼早期的最重要應(yīng)用就是話音通信中的多路復(fù)用。一般來說，電信網(wǎng)中傳輸媒體費用約占總成本的65%，設(shè)備費用約占成本的35%，因此提高線路利用率是一個重要課題.提高線路利用率通常用下面兩種方法：(1)頻分多路復(fù)用FDM(frequency-divisionmultiplexing)(2)時分多路復(fù)用TDM(time-divisionmultiplexing)72南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.6PCM在通信中的應(yīng)用PCM編碼早期的最重要應(yīng)用就是2.6.1頻分多路復(fù)用FDM把傳輸信道的頻帶分成好幾個窄帶，每個窄帶傳送一路信號:例如，一個信道的頻帶為1400Hz，把這個信道分成4個子信道：820-990Hz,1230-1400Hz,1640-1810Hz和2050-2220Hz，相鄰子信道間相距240Hz，用于確保子信道之間不相互干擾。每對用戶僅占用其中的一個子信道。這是模擬載波通信的主要手段。73南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.6.1頻分多路復(fù)用FDM把傳輸信道的頻帶分成好幾個窄帶，2.6.2時分多路復(fù)用TDM把傳輸信道按時間來分割，為每個用戶指定一個時間間隔，每個間隔里傳輸信號的一部分，這樣就可以使許多用戶同時使用一條傳輸線路。這是數(shù)字通信的主要手段。例如，話音信號的采樣頻率f＝8000Hz，它的采樣周期＝125ms，這個時間稱為1幀(frame)。在這個時間里可容納的話路數(shù)有兩種規(guī)格：24路制和30/32路制。74南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.6.2時分多路復(fù)用TDM把傳輸信道按時間來分割，為每個24路制的重要參數(shù)如下每秒鐘傳送8000幀，每幀125ms。12幀組成1復(fù)幀(用于同步)。每幀由24個時間片(信道)和1位同步位組成。每個信道每次傳送8位代碼，1幀有24×8＋1＝193位(比特)。數(shù)據(jù)傳輸率R＝8000×193＝1544kbps。每一個話路的數(shù)據(jù)傳輸率＝8000×8=64kbps。

μ律參看：教材P32圖3－1075南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室24路制的重要參數(shù)如下每秒鐘傳送8000幀，每幀125m30路制的重要參數(shù)如下每秒鐘傳送8000幀，每幀125ms。16幀組成1復(fù)幀(用于同步)。每幀由32個時間片(信道)組成。每個信道每次傳送8位代碼。數(shù)據(jù)傳輸率：R＝8000×32×8＝2048kbps。每一個話路的數(shù)據(jù)傳輸率＝8000×8=64kbps。A律76南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室30路制的重要參數(shù)如下每秒鐘傳送8000幀，每幀125m應(yīng)用時分多路復(fù)用(TDM)技術(shù)已廣泛用在數(shù)字電話網(wǎng)中，為反映PCM信號復(fù)用的復(fù)雜程度，通常用“群(group)”這個術(shù)語來表示，也稱為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的等級。PCM通信方式發(fā)展很快，傳輸容量已由一次群(基群)的30路(或24路)，增加到二次群的120路(或96路)，三次群的480路(或384路)，……。77南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室應(yīng)用時分多路復(fù)用(TDM)技術(shù)已廣泛用在數(shù)字電話網(wǎng)中，為本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼(教材第三章)脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法78南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述78南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室7.其它編碼方法DM/ADMAPCM/DPCM/ADPCMLPCRPE-LTP79南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室7.其它編碼方法DM/ADM79南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研2.7.1增量調(diào)制與自適應(yīng)增量調(diào)制由于DM編碼的簡單性，使它成為數(shù)字通信和壓縮存儲的一種重要方法，它鼓勵了很多人對最早發(fā)明的DM系統(tǒng)做了大量的改進(jìn)和提高工作。最早的DM系統(tǒng)是在1946年發(fā)明的。后來的自適應(yīng)增量調(diào)制ADM系統(tǒng)采用十分簡單的算法就能實現(xiàn)32kbps至48kbps的數(shù)據(jù)率，而且可提供高質(zhì)量的重構(gòu)話音，它的MOS評分可達(dá)到4.3分左右。80南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.1增量調(diào)制與自適應(yīng)增量調(diào)制由于DM編碼的簡單性，2.7.1增量調(diào)制(DM)增量調(diào)制也稱△調(diào)制DM(deltamodulation)，它是一種預(yù)測編碼技術(shù)，是PCM編碼的一種變形。DM是對實際的采樣信號與預(yù)測的采樣信號之差的極性進(jìn)行編碼，將極性變成“0”和“1”這兩種可能的取值之一。如果實際的采樣信號與預(yù)測的采樣信號之差的極性為“正”，則用“1”表示；相反則用“0”表示，或者相反。由于DM編碼只須用1比特對話音信號進(jìn)行編碼，所以DM編碼系統(tǒng)又稱為“1比特系統(tǒng)”81南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.1增量調(diào)制(DM)增量調(diào)制也稱△調(diào)制DM(del2.7.1增量調(diào)制(DM)（圖）82南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.1增量調(diào)制(DM)（圖）82南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研2.7.1自適應(yīng)增量調(diào)制ADM

ADM定義：一種自動調(diào)節(jié)量階的增量調(diào)制。

當(dāng)信號斜率大時，量階大，當(dāng)信號斜率小時，量階小。ADM具有動態(tài)范圍大的特點。

83南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.1自適應(yīng)增量調(diào)制ADMADM定義：一種自動調(diào)節(jié)量2.7.2差值脈沖編碼調(diào)制（DPCM）DPCM：根據(jù)前些時刻的樣值來預(yù)測現(xiàn)時刻的樣值，只要傳遞預(yù)測值和實際值之差，而不需每個樣值的編碼都傳。舉例說明DPCM過程：84南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2差值脈沖編碼調(diào)制（DPCM）DPCM：根據(jù)前些時2.7.2DPCM框圖85南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2DPCM框圖85南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2差值脈沖編碼調(diào)制（DPCM）（圖）86南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2差值脈沖編碼調(diào)制（DPCM）（圖）86南通大學(xué)計算2.7.2差值脈沖編碼調(diào)制(說明)由于差值序列信息可以代替原始序列中的有效信息，二差值信號的能量遠(yuǎn)小于原樣值，這就可以使量化電平數(shù)減小，從而大大地壓縮了數(shù)碼率。在接收端，只要把差值序列疊加在預(yù)測序列之上，即可以恢復(fù)原始信號。87南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2差值脈沖編碼調(diào)制(說明)由于差值序列信息可以代替2.7.2自適應(yīng)DPCM系統(tǒng)-

ADPCM由于DPCM系統(tǒng)的輸入信號是隨機(jī)變化的，要使DPCM系統(tǒng)有最好的性能，需采用自適應(yīng)的方法。自適應(yīng)：語音信號的動態(tài)范圍較大，只有采用自適應(yīng)系統(tǒng)，才能得到最佳的性能。88南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2自適應(yīng)DPCM系統(tǒng)-ADPCM由于DPCM系2.7.2ADPCMADPCM系統(tǒng)的自適應(yīng)包含兩個方面：自適應(yīng)預(yù)測：預(yù)測系數(shù)能匹配于語音信號瞬時變化最自適應(yīng)調(diào)整，得到較高的預(yù)測增益G的過程。自適應(yīng)量化：量化器的量化量化間隔能隨著信號的瞬時值變化做自適應(yīng)調(diào)整，得到較高的信噪比。89南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2ADPCMADPCM系統(tǒng)的自適應(yīng)包含兩個方面：82.7.2ADPCM框圖90南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.2ADPCM框圖90南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.4線性預(yù)測編碼（LPC）基本原理：LPC通過分析話音波形來產(chǎn)生聲道激勵和轉(zhuǎn)移函數(shù)的參數(shù)。對這些參數(shù)進(jìn)行編碼。在接收端使用這些參數(shù)重構(gòu)話音。91南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.4線性預(yù)測編碼（LPC）基本原理：91南通大學(xué)計算機(jī)2.7.4LPC的基本原理圖語音

語音

線性預(yù)測分析清、濁音判別，基音提取量化與編碼解碼器語音合成92南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.4LPC的基本原理圖線性預(yù)測分析清、濁音判別，基音2.7.4LPC主要缺點1）

損失了語音的自然度2）

抗噪聲能力下降3）

譜包絡(luò)的估值可能產(chǎn)生很大的失真。原因：

主要是未將編碼端的余數(shù)（誤差）信號發(fā)送到接收端。93南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.4LPC主要缺點1）

損失了語音的自然度93南2.7.4改善方法采用較復(fù)雜的激勵模型代替簡單的清/濁音判決模型；另一種方法是利用一部分余數(shù)信息。94南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.4改善方法采用較復(fù)雜的激勵模型代替簡單的清/濁音判2.7.5規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測

LPC編碼（RPE—LTP）

RPE—LTC-LPC編譯碼系統(tǒng)框圖:95南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.5規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測

LPC編碼（RP2.7.5RPE-LTP與LPC比較LPC編碼器在保證一定可懂度條件下，使編碼速率在2.4～4.8Kb/sRPE—LTC在編碼速率為13Kb/s，有相當(dāng)好的語音質(zhì)量。應(yīng)用：目前GSM采用13Kb/s的RPE—LTC編碼方案。本章介紹的編碼算法主要應(yīng)用于話音編碼。對于聲音的編碼可以應(yīng)用MPEGAudio的子帶編碼（SBC）96南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.7.5RPE-LTP與LPC比較LPC編碼器在保證思考題(1)1、用自己的語言說出下面3種話音編譯碼器的基本想法。①波形編譯碼器，②音源編譯碼器，③混合編譯碼器2、什么叫做均勻量化？什么叫做非均勻量化？3、什么叫做μ率壓擴(kuò)？什么叫做A率壓擴(kuò)？97南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室思考題(1)1、用自己的語言說出下面3種話音編譯碼器的基本思考題(2)4、自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(APCM)的基本思想是什么？5、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)的基本思想是什么？6、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)的兩個基本思想是什么？98南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室思考題(2)4、自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(APCM)的基本思想是第二章聲音和語音編碼99南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室第二章聲音和語音編碼1南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM應(yīng)用其它編碼方法100南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述2南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述聲音是一種連續(xù)的波，具有普通波的一切特性：反射、折射、衍射等。聲音信號是由許多頻率不同的信號組成聲波的分類（按頻率）次聲波(0～20Hz)聲波(20～20KHz)—人類聽覺范圍超聲波(>20KHz)—強(qiáng)的方向性應(yīng)用：B超、探測儀、主動聲納101南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述聲音是一種連續(xù)的波，具有普通波的一切特性：反2.1聲音概述（續(xù)）聲音的幅度人類能夠感知的范圍是：0～120dB之間超出120dB人耳可能會感動疼痛補(bǔ)充：什么是dB（分貝）數(shù)？102南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述（續(xù)）聲音的幅度4南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室什么是dB（分貝）數(shù)？一種相對量單位，在專業(yè)音響設(shè)備的調(diào)節(jié)刻度上經(jīng)常會遇到，例如增益大小、衰減量、提升量、電平量等。

其定義是：dB數(shù)=20lgA/B

但在功率級、聲強(qiáng)級及能量級中，其定義是：dB數(shù)=10lgA/B

式中，A是被比較的絕對量，例如電壓、電流等；B為比較的標(biāo)準(zhǔn)量。采用dB數(shù)表示量值的優(yōu)點是縮小了數(shù)值大小，使量值表示更簡單更具體，使運算簡化。同時，對一些變化范圍很寬的物理量作圖表示或刻度與非常方便，一目了然。

103南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室什么是dB（分貝）數(shù)？一種相對量單位，在專業(yè)音響設(shè)備的調(diào)節(jié)刻2.1聲音概述（續(xù)）音寬與頻帶：頻帶寬度或稱為帶寬，它是描述組成復(fù)合信號的頻率范圍。

圖2.1聲音的頻帶104南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1聲音概述（續(xù)）音寬與頻帶：頻帶寬度或稱為帶寬，它是描2.1.1音頻信號的指標(biāo)

一.頻帶寬度：音頻信號的頻帶越寬，所包含的音頻信號分量越豐富，音質(zhì)越好。

圖2.2聲音的頻帶寬度105南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1.1音頻信號的指標(biāo)一.頻帶寬度：音頻信號的頻帶2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))二．動態(tài)范圍:動態(tài)范圍越大，信號強(qiáng)度的相對變化范圍越大，音響效果越好。

音質(zhì)效果

AM廣播FM廣播數(shù)字電話CD－DA動態(tài)范圍（dB）

406050100動態(tài)范圍＝20×log（信號的最大強(qiáng)度/信號的最小強(qiáng)度）單位：（dB）

表2.1聲音的動態(tài)范圍抑揚頓挫106南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))二．動態(tài)范圍:動態(tài)范2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))三．信噪比：信噪比SNR（SignaltoNoiseRatio）是有用信號與噪聲之比的簡稱。噪音可分為環(huán)境噪音和設(shè)備噪音。信噪比越大，聲音質(zhì)量越好

107南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.1.1音頻信號的指標(biāo)(續(xù))三．信噪比：信噪比SNR本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM應(yīng)用其它編碼方法108南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述10南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2聲音的數(shù)字化模擬信號與數(shù)字信號聲音信號的數(shù)字化采樣頻率采樣精度聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率109南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2聲音的數(shù)字化模擬信號與數(shù)字信號11南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用2.2.1模擬信號與數(shù)字信號模擬信號——時間上、幅度上均連續(xù)的信號。采樣——在某一時刻對模擬信號的幅度進(jìn)行測量，將其時間上離散化量化——將采樣得到的信號幅度的取值離散化。如采樣得到的幅度為[0,255],一種離散化的方法是取值{0,1,2,…,255}采樣和量化后得到的信號就是數(shù)字信號110南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.1模擬信號與數(shù)字信號模擬信號——時間上、幅度上均連2.2.1模擬信號到數(shù)字信號為什么要從模擬信號過渡到數(shù)字信號？以前聲音長途傳輸用電信號來模擬聲波，對電信號的處理，采用模擬電氣元件，受環(huán)境影響很大（溫度、電磁場干擾），難以糾錯。采用數(shù)字信號，采用數(shù)字信號處理器（DSP）進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，受環(huán)境影響較小，可以實現(xiàn)容錯處理。111南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.1模擬信號到數(shù)字信號為什么要從模擬信號過渡到數(shù)字信2.2.1數(shù)字信號處理的優(yōu)點數(shù)字信號計算是一種精確的計算方法，不受時間和環(huán)境變化的影響；用數(shù)學(xué)運算來實現(xiàn)（模擬）原來的物理部件的功能相對比較容易可以通過改變數(shù)學(xué)運算的方法，實現(xiàn)不同的功能，而不需更換物理部件(DSP)。即只需對DSP編程。112南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.1數(shù)字信號處理的優(yōu)點數(shù)字信號計算是一種精確的計算方2.2.2聲音信號的數(shù)字化聲音信號的數(shù)字化步驟：采樣——得到一個個時間上離散的幅度值量化——得到一個個離散的幅度值連續(xù)時間的離散化通過采樣，一般采用均勻采樣(uniformsampling)連續(xù)幅度的離散化通過量化，可采用線性量化,或非線性量化

113南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化聲音信號的數(shù)字化步驟：15南通大2.2.2聲音信號的數(shù)字化(圖)圖2.3聲音信號的數(shù)字化114南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化(圖)圖2.3聲音信號的數(shù)字采樣和量化——示例如有一聲音信號，對其進(jìn)行采樣和量化。量化表用[1，2，3，4，5，6，7，8]，四舍五入方法。結(jié)果如下表2.2采樣序列1.532.203.61…4.83量化序列224…5115南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室采樣和量化——示例如有一聲音信號，對其進(jìn)行采樣和量化。采樣序2.2.2聲音信號的數(shù)字化目前應(yīng)用較為廣泛的采樣方式:奈奎斯特(Nyquist)采樣正交采樣帶通采樣Sigma-Delta(∑－△)采樣等116南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化目前應(yīng)用較為廣泛的采樣方式:18南2.2.2聲音信號的數(shù)字化需要解決的兩個問題：采樣頻率應(yīng)該是多少？量化的精度？bps(bitpersample)117南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.2聲音信號的數(shù)字化需要解決的兩個問題：19南通大學(xué)2.2.3采樣頻率采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。奈奎斯特采樣定理(Nyquisttheory):如果對某一模擬信號進(jìn)行采樣，則采樣后可還原的最高信號頻率只有采樣頻率的一半；或者說只要采樣頻率高于輸入信號最高頻率的兩倍，就能從采樣信號系列重構(gòu)原始信號。

118南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。20南通2.2.3采樣頻率奈奎斯特采樣定理:fs>=2fmax－－fs為采樣頻率，fmax為信號最高頻率對聲音信號而言，fmax為聲音信號的最高頻率。在實際應(yīng)用中，為了使前級抗混疊濾波器易于實現(xiàn)，提高輸入信號的信噪比，一般fs取fmax的2.5倍以上。

119南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率奈奎斯特采樣定理:21南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用2.2.3采樣頻率根據(jù)斯特采樣定理，CD激光唱盤采樣頻率為44KHz，可記錄的最高音頻為22KHz，這樣的音質(zhì)與原始聲音相差無幾，也就是我們常說的超級高保真音質(zhì)。聲音采樣的三個標(biāo)準(zhǔn)頻率分別為：44.1KHz22.05KHz11.025KHz。

120南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率根據(jù)斯特采樣定理，CD激光唱盤采樣頻率2.2.3采樣頻率人耳聽覺上限是20KHz，根據(jù)奈奎斯特的理論，數(shù)碼音頻的取樣頻率應(yīng)當(dāng)是40KHz，可為何定了44.1KHz這么一個特殊的標(biāo)準(zhǔn)？對模擬聲音信號進(jìn)行處理時，20KHz處有比較明顯的衰減，因此把信號截止頻率提高到22KHz為使交流電紋波的負(fù)面影響降到最低，需要取一個既大于44KHz,又為50Hz和60Hz(國際通行的兩種交流電頻率)公倍數(shù)的數(shù)據(jù)。121南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.3采樣頻率人耳聽覺上限是20KHz，根據(jù)奈奎斯特的2.2.4量化精度——量化位數(shù)量化位數(shù)是對模擬音頻信號的幅度軸進(jìn)行數(shù)字化，它決定了模擬信號數(shù)字化以后的動態(tài)范圍。由于計算機(jī)按字節(jié)運算，一般的量化位數(shù)為8位和16位。量化位越高，信號的動態(tài)范圍越大，數(shù)字化后的音頻信號就越可能接近原始信號，但所需要的存貯空間也越大。

類似于你銀行的存款位數(shù)122南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——量化位數(shù)量化位數(shù)是對模擬音頻信號的2.2.4量化精度——量化位數(shù)例如用8位表示一個聲音采樣的樣本，則樣本值是0到255之間的256個整數(shù)值，此時采樣精度就是1/256.量化精度、存儲空間、聲音質(zhì)量、處理速度之間的矛盾。（理解）123南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——量化位數(shù)例如用8位表示一個聲音采2.2.4量化精度——信噪比表示信噪比SNR(signal-to-noiseratio)公式：SNR=10log[(Vsignal)2/(Vnoise)2]=20log(Vsignal/Vnoise)說明：Vsignal表示信號電壓Vnoise表示噪聲電壓SNR的單位為分貝(dB)如何理解信噪比公式(思考題)124南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——信噪比表示信噪比SNR(signa2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=1;采樣精度為1bit時，Vsignal＝21，此時它的信噪比：SNR=20log(Vsignal/Vnoise)=20log(21/1

)=20log2=20*0.3=6dB125南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=1;采樣精度為8bit時，Vsignal＝28，此時它的信噪比：SNR=20log(Vsignal/Vnoise)=20log(28/1

)=20*8*log2=20*8*0.3=48dB126南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4量化精度——信噪比計算舉例：假設(shè)Vnoise=2.2.4采樣精度（表）表2-3采樣位數(shù)與信噪比對照表量化位

等份

信噪比(dB)應(yīng)

用

126825648數(shù)字電話166553696CD-DA127南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.4采樣精度（表）表2-3采樣位數(shù)與信噪比對照表2.2.5聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率聲道數(shù)：有單聲道和雙聲道之分。雙聲道又稱為立體聲，在硬件中要占兩條線路，音質(zhì)、音色好，但立體聲數(shù)字化后所占空間比單聲道多一倍。數(shù)據(jù)率：為每秒bit數(shù)，(bps).數(shù)據(jù)率是計算機(jī)處理時要掌握的基本技術(shù)參數(shù)。聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率的對應(yīng)參見教材表2-1p11128南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.2.5聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)率聲道數(shù)：有單聲道和雙聲道之分。雙本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法129南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述31南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3電子合成音樂－MIDI樂器數(shù)字接口MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface），泛指數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn)，它是音樂與計算機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。MIDI不是把音樂的波形進(jìn)行數(shù)字化采樣和編碼，而是將數(shù)字式電子樂器的彈奏過程記錄下來，如按了哪一個鍵、力度多大、時間多長等等。當(dāng)需要播放這首樂曲時，根據(jù)記錄的樂譜指令，通過音樂合成器生成音樂聲波，經(jīng)放大后由揚聲器播出。

130南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3電子合成音樂－MIDI樂器數(shù)字接口MIDI（Mu2.3.1MIDI術(shù)語一、音樂合成器（MusicalSynthesizer）：用來產(chǎn)生并修改正弦波形的疊加，然后通過聲音產(chǎn)生器和揚聲器發(fā)出特定的聲音。泛音的合成決定聲音音質(zhì)。二、復(fù)調(diào)聲音：簡稱為復(fù)音（Polyphony），指合成器同時演奏若干音符時發(fā)出的聲音。它著重于同時演奏的音符數(shù)。131南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語一、音樂合成器（MusicalSy2.3.1MIDI術(shù)語三、多音色（Timbre）：指同時演奏幾種不同樂器時發(fā)出的聲音。它著重于同時演奏的樂器數(shù)。四、MIDI標(biāo)準(zhǔn)

1、MIDI電子樂器：能產(chǎn)生特定聲音的合成器，其數(shù)據(jù)傳送符合MIDI通信約定。132南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語三、多音色（Timbre）：指同時演2.3.1MIDI術(shù)語2、MIDI消息(message)或指令：樂譜的一種記錄格式，相當(dāng)于樂譜語言。3、MIDI接口（interface）：MIDI硬件通信協(xié)議4、MIDI通道(channel)：共16個通道，每種通道對應(yīng)一種邏輯的合成器133南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語2、MIDI消息(message2.3.1MIDI術(shù)語

5、MIDI文件：由控制數(shù)據(jù)和樂譜信息數(shù)據(jù)構(gòu)成6、音序器(Sequencer)：用來記錄、編輯和播放MIDI文件的軟件。134南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.1MIDI術(shù)語5、MIDI文件：由控制數(shù)據(jù)和樂譜2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程

MIDI電子樂器通過MIDI接口與計算機(jī)相連。計算機(jī)可通過音序器軟件來采集MIDI電子樂器發(fā)出的一系列指令。這一系列指令可記錄到MIDI文件中。在計算機(jī)上音序器可對MIDI文件進(jìn)行編輯和修改。最后，將MIDI指令送往音樂合成器，由合成器將MIDI指令符號進(jìn)行解釋并產(chǎn)生波形，然后通過聲音發(fā)生器送往揚聲器播放出來。135南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程MIDI電子樂器通過2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程圖2.4MIDI的產(chǎn)生過程136南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.2計算機(jī)上MIDI的產(chǎn)生過程圖2.4MIDI的產(chǎn)2.3.3MIDI合成的產(chǎn)生方式1、頻率調(diào)制合成(FrequencyModulation)

通過硬件產(chǎn)生正弦信號，再經(jīng)處理合成音樂。合成的方式是將波形組合在一起，理論上可以有無限多組波形，但實際上做不到。其泛音的合成與模擬比較困難，實際的質(zhì)量不高。2、波形表（Wavetable）合成

其原理是在ROM中已存儲各種實際樂器的聲音樣本，需要時，調(diào)用相應(yīng)樣本來合成該樂器的樂音。ROM的容量越大，合成效果越好，價格也越貴。

137南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.3MIDI合成的產(chǎn)生方式1、頻率調(diào)制合成(Fre2.3.4兩種音頻文件的比較

表2-4MIDI和WAVE文件的比較MIDIWAVE文件內(nèi)容MIDI指令數(shù)字音頻數(shù)據(jù)音源MIDI樂器Mic,磁帶,CD唱盤,音響容量小與音質(zhì)成正比

效果與聲卡質(zhì)量有關(guān)

與編碼指標(biāo)有關(guān)

適用性易編輯

聲源受限

數(shù)據(jù)量很小

不易編輯

聲源不限

數(shù)據(jù)量大

138南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.3.4兩種音頻文件的比較表2-4MIDI和WAVE本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼(教材第三章)脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法139南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述41南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.4語音編碼——實現(xiàn)方法波形編碼 將波形直接變換成數(shù)字碼流。特點：比特率較高、解碼后質(zhì)量較高、延時較小?？梢苑譃椋簳r域波形編碼，如PCM、ADPCM、M等；頻域波形編碼，如子帶編碼（SBC）、自適應(yīng)變換編碼等。參數(shù)編碼從信源信號的某個域中提取特征參數(shù)，并變換成數(shù)字碼流。特點：比特率較低、解碼后質(zhì)量較低、延時較大。如：各種聲碼器。線性預(yù)測編碼(LPC)140南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.4語音編碼——實現(xiàn)方法波形編碼42南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教2.4語音編碼——實現(xiàn)方法混合編碼 將以上二種方法混合，特點：以較低的比特率獲得較高的質(zhì)量，延時適中，復(fù)雜。如：GSM的語音編碼。

141南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.4語音編碼——實現(xiàn)方法混合編碼43南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教語音編碼歷史：數(shù)字電話（1）

波形編碼

PCM原理（37年，法AlecReeres）電子管PCM（46年，Bell實驗室）晶體管PCM（62年，市話擴(kuò)容，64kb/s）單片ICPCM（70年代，微波、衛(wèi)星、光纖）

增量編碼原理（46年，法DeLoraine）自適應(yīng)增量CVSD（60年代末，軍用，32、16kb/s）ContinuouslyVariableSlopeDeltaModulator連續(xù)變化斜率增量調(diào)制器

其他編碼（70年代，ADPCM、SubBand、ATC、APC等）在16kb/s以上得到較好的話音質(zhì)量。特點：話音質(zhì)量好，且編碼速率高。142南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼歷史：數(shù)字電話（1）波形編碼44南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)語音編碼歷史：數(shù)字電話（2）

參數(shù)編碼波形編碼通道聲碼器（39年，Dudly，二次大戰(zhàn)保密電話）LPC聲碼器（67年，Atal、Schroeder）共振峰聲碼器（71年，Rabiner、Schafer、Elanagan）波形插值（91年，W.B.Kleijn）

特點：編碼速率低，自然度差。

混合編碼器利用線性預(yù)測、VQ、A-B-S、感覺加權(quán)、后濾波等技術(shù)。規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測（RPELP1985Deprettere、Kroon）碼本激勵線性預(yù)測（CELP1985Manfred、Schroeder、Atal）特點：話音質(zhì)量高、編碼速率低，但算法復(fù)雜。143南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼歷史：數(shù)字電話（2）參數(shù)編碼45南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)語音編碼的優(yōu)點提高傳輸?shù)馁|(zhì)量便于處理使用靈活，便于多種媒體（視頻、音頻、文字、數(shù)據(jù)）相結(jié)合應(yīng)用易于加密適合大規(guī)模集成可靠性高、體積功耗小價格便宜144南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼的優(yōu)點提高傳輸?shù)馁|(zhì)量46南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室表2.2語音編碼的應(yīng)用145南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室表2.2語音編碼的應(yīng)用47南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室壓縮的必要性表2.3幾種類型信號的參數(shù)88.125KB/s（一般了解）146南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室壓縮的必要性表2.3幾種類型信號的參數(shù)88.125KB/s語音壓縮依據(jù)1)冗余度時域樣點之間相關(guān)（短時、長時）頻域譜的非平坦性（譜包絡(luò)、譜離散）統(tǒng)計特性2)人耳聽覺特性人耳分辨能力人耳對不同頻段聲音的敏感程度不同，通常對低頻比對高頻更敏感人耳對語音信號的相位不敏感人耳掩蔽效應(yīng)MaskingEffect…（一般了解）147南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音壓縮依據(jù)1)冗余度（一般了解）49南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教語音壓縮依據(jù)說明：對人耳聽不到或感知極不靈敏的聲音分量都不妨視為冗余。利用聽覺心理特性…、感覺加權(quán)、量化、去除多余分量、后濾波、…。（一般了解）148南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音壓縮依據(jù)說明：（一般了解）50南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（1）1)編碼速率：（Kbps、Kb/s）

信號帶寬：可懂度、自然度、透明度。200~3400Hz,50~7000Hz,10~20000HZ

采樣速率：8KHz,16KHz,32KHz,44.1/48KHz。

編碼位數(shù)：R（b/樣點），總速率I（kb/s）。

（一般了解）149南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（1）1)編碼速率：（Kbps、Kb/s）語音編碼性能評價（2）2）重建語音質(zhì)量客觀評價：信噪比分段信噪比（一般15dB以上較好，20dB以上相當(dāng)好）主觀評價:MOS分（MeanOpinionScore）5~1分：Excellent、Good、Fair、Poor、Bad如：4分：長途通信質(zhì)量（一般了解）150南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（2）2）重建語音質(zhì)量（一般了解）52南通大語音編碼性能評價（3）3)編解碼延時（ms）公眾網(wǎng)（25ms）回聲控制或回聲抵消正常通話秩序與重建質(zhì)量關(guān)系4)算法復(fù)雜度硬件、成本浮點、定點

5)其他抗隨機(jī)誤碼和突發(fā)誤碼能力抗丟包和丟幀能力對不同信號編碼能力級聯(lián)或轉(zhuǎn)接能力（一般了解）151南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室語音編碼性能評價（3）3)編解碼延時（ms）（一般了解）5本章主要內(nèi)容聲音概述聲音的數(shù)字化電子合成音樂語音編碼脈沖編碼調(diào)制PCM應(yīng)用其它編碼方法152南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室本章主要內(nèi)容聲音概述54南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5脈沖編碼調(diào)制PCM概念：在一定的時間間隔內(nèi)，連續(xù)測量信號的幅度值，并對測量值編碼。原理：（見下圖）153南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5脈沖編碼調(diào)制PCM概念：在一定的時間間隔內(nèi)，連續(xù)測2.5脈沖編碼調(diào)制PCM—步驟三個步驟:抽樣—即采樣量化—測量采樣值編碼

—對量化值進(jìn)行處理并記錄154南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5脈沖編碼調(diào)制PCM—步驟三個步驟:56南通大學(xué)計2.5.1PCM－量化概念1、定義：將幅度連續(xù)變化的信號變成幅度離散信號的處理過程稱為量化。2、量化器的基本參數(shù)

1）量化范圍

如[V1，V2]，語音信號為雙極性對稱信號，通常量化范圍是[-V，+V]2）量化級數(shù)N，在[V1，V2]內(nèi)分N個段落。155南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.1PCM－量化概念1、定義：將幅度連續(xù)變化的信2.5.2PCM－量化參數(shù)3）量化間隔i，也稱量階，量化級4）量化值5）編碼位數(shù)n，二進(jìn)制編碼時，需滿足2nN6）量化方法

均勻量化：

量化間隔相等；

非均勻量化：量化間隔不相等。

156南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.2PCM－量化參數(shù)3）量化間隔i，也稱量階，2.5.3量化器特性

1）量化器特性曲線：量化器的輸入和輸出之間的關(guān)系曲線2）量化器誤差特性曲線：量化器的輸入與量化誤差之間的關(guān)系曲線。157南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.3量化器特性1）量化器特性曲線：量化器的輸入和輸2.5.3均勻量化器的特性曲線和誤差曲線158南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.3均勻量化器的特性曲線和誤差曲線60南通大學(xué)計算機(jī)2.5.3均勻量化的特點及其應(yīng)用特點：1）量化信噪比與信號功率成正比2）編碼位數(shù)多。應(yīng)用：用于信號分布范圍小且較均勻的場合。如遙測、遙控、儀表等方面。結(jié)論：在通信系統(tǒng)中，語音信號不適合采用均勻量化編碼改進(jìn)方法：采用非均勻量化。

159南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.3均勻量化的特點及其應(yīng)用特點：61南通大學(xué)計算2.5.4非均勻量化

非均勻量化基本思想：在對輸入信號進(jìn)行量化時候，大的輸入信號采用大的量化間隔，小的輸入信號采用小的量化間隔。非均勻量化有兩種方法：1.律壓擴(kuò)2.A律壓擴(kuò)160南通大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用教研室2.5.4非均勻量化非均勻量化基本思想：62南通大學(xué)計2.5.4壓擴(kuò)－－壓縮與擴(kuò)展壓縮與擴(kuò)張的過程如下:1.f(x)—壓縮器—均勻量化