数字化与语音编码技术

文章摘要： 差 2 需要集中注意力 劣 即使努力去听，也很难听懂 上面提到的RPE－LTP编码可达到4分。 （1）脉冲编码调制（PCM编码） 脉冲编码调制有如下三个步骤： 1）抽样抽样定理：对一个时间上连续的信号，若频带限制在FM内，要完全恢复原 信号，必须以大于或等于2Fm的频率进行抽样。 例如，一般话音的频率为300Hz－3400Hz，如要完全不失真恢复话音信号，抽样频率 至少为6800Hz，为保险起见，一般取8000Hz。 2）量化模拟信号经

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                  差 2 需要集中注意力 
                  劣
                  即使努力去听，也很难听懂 

    上面提到的RPE－LTP编码可达到4分。

    （1）脉冲编码调制（PCM编码）

    脉冲编码调制有如下三个步骤：

     1）抽样　抽样定理：对一个时间上连续的信号，若频带限制在FM内，要完全恢复原
信号，必须以大于或等于2Fm的频率进行抽样。
    例如，一般话音的频率为300Hz－3400Hz，如要完全不失真恢复话音信号，抽样频率
至少为6800Hz，为保险起见，一般取8000Hz。
    2）量化　模拟信号经抽样后在时间上是离散的，但其幅度的取值仍是连续的，为了使模拟信号变成数字信号，还必须将幅度离散化，即将幅度用有限电平来表示，实现样值幅度离散化的过程称为量化。量化犹如数学上的四舍五入，即将样值幅度用规定的量化电平表示。
    3）编码　将模拟信号抽样量化再编码成数字代码，称为脉冲编码调制（PCM）。64kbit/s的PCM是最成熟的数字语音系统，主要用于有线电话网，它的话音质量好，可与模拟语音相比，其抽样速率为8kHz，每个抽样脉冲用八位二进制代码表示，每一路标准话路的比特率为8000×8＝64kbit/s。
 对无线传输系统来说，由于频带的限制，必须采用低速高质的编码技术。

    （2）参量编码

    前面所述的波形编码的话音质量较高，技术实现上也较简单，但其速率较高。这意味着信号所占频带较宽，严重影响系统的容量，不能应用于频率资源有限的无线通信系统。为提高系统容量，必须采用低速高质的语音编码方法。 
    人们对语音的研究发现，提取出语音信号的特征参量进行编码，而不是对语音信号的时域波形本身编码，可以大大降低编码信号的速率，这种语音编码方式称为参量编码。
参量编码的基础是语音信号特征参量的提取与语音信号的恢复，这涉及到语音产生的物理模型。
为提取特征参量作语音分析，利用了语音信号的平稳特征，即认为语音在10ms－20ms 的时间内其特征参数不变。这样，可将实际语音信号划分为10ms－20ms的时间段，对每
个段内分别进行参量提取。
   参量编码可达到很低的速率，但其语音质量较差，主观评定等级低于3分。
    （3）混合编码
    这是近年来发展的一类新的语音编码技术。在这种编码信号中，既含有语音特征参量信息，又含有部分波形编码信息，其编码速率达8kbit/s－16kbit/s，语音质量可达到商用话音标准。GSM数字蜂窝移动系统中的语音编码技术采用混合编码，称之为规则脉冲激励――长期预测（RPE－LTP）编码，其速率为13kbit/s，语音质量达到4分

    进行混合编码的器件称之为语音编码器。其输入信号是模拟信号的PCM信号，对移动台来讲，抽样速率为8000Hz，采用13比特均匀量化，则速率为8000×13＝104kbit/s。
    在编码器中，编码处理是按帧进行的，每帧为20ms，即对104kbit/s语音数据流取20ms一段，然后分析并编码，编码后形成260比特的净话音数据块，编码后的速率为260/20ms＝13kbit/s。

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