第10章 語音編碼--波形編碼

1、1第第10章章 語音編碼語音編碼-波形編碼波形編碼210.1 概述概述 對語音信號直接采用模對語音信號直接采用模/ /數(shù)轉換技術進行編碼時，傳輸數(shù)轉換技術進行編碼時，傳輸或存儲語音的數(shù)據(jù)量太大，為了降低傳輸或存儲的費用，或存儲語音的數(shù)據(jù)量太大，為了降低傳輸或存儲的費用，就必須對其進行壓縮。各種編碼技術的目的就是為了減少就必須對其進行壓縮。各種編碼技術的目的就是為了減少傳輸碼率或存儲量，以提高傳輸或存儲的效率。經(jīng)過這樣傳輸碼率或存儲量，以提高傳輸或存儲的效率。經(jīng)過這樣的降低數(shù)據(jù)量的編碼后，同樣的信道容量就能傳輸更多路的降低數(shù)據(jù)量的編碼后，同樣的信道容量就能傳輸更多路的信號，并且需要的存儲器容量也

2、會減小，因而這類編碼的信號，并且需要的存儲器容量也會減小，因而這類編碼又稱為壓縮編碼。又稱為壓縮編碼。310.1 概述概述 實際上，壓縮編碼需要在保持可懂度和音質(zhì)、降低實際上，壓縮編碼需要在保持可懂度和音質(zhì)、降低數(shù)碼率、降低編碼過程的計算代價這數(shù)碼率、降低編碼過程的計算代價這3方面進行折中。方面進行折中。近近10年來固定電話和移動通信高速發(fā)展，信道使用效年來固定電話和移動通信高速發(fā)展，信道使用效率成為一項關鍵因素，這促使語音壓縮編碼技術不斷發(fā)率成為一項關鍵因素，這促使語音壓縮編碼技術不斷發(fā)展。展。410.1 概述概述l起于起于60年前，窄帶電話線語音信號傳送系統(tǒng)的發(fā)展需要。年前，窄帶電話線語音

3、信號傳送系統(tǒng)的發(fā)展需要。早期的聲碼器是基于對語音信號基音周期和頻譜的分析，通早期的聲碼器是基于對語音信號基音周期和頻譜的分析，通過周期脈沖或隨機噪聲激勵過周期脈沖或隨機噪聲激勵10個帶通濾波器（表示聲道模個帶通濾波器（表示聲道模型）合成語音信號。型）合成語音信號。l20世紀世紀50年代后期，著重于線性語音源系統(tǒng)的生成模型。年代后期，著重于線性語音源系統(tǒng)的生成模型。源系統(tǒng)是一個自回歸時序模型，聲道是全極點濾波器，參數(shù)源系統(tǒng)是一個自回歸時序模型，聲道是全極點濾波器，參數(shù)通過通過LPC得到。得到。l20世紀世紀6、70年代，由于年代，由于VLSI技術的出現(xiàn)和數(shù)字信號處技術的出現(xiàn)和數(shù)字信號處理理論的發(fā)

4、展。語音的分析合成采用了短時傅里葉變換理理論的發(fā)展。語音的分析合成采用了短時傅里葉變換（SIFT）、變換編碼（）、變換編碼（TC）和子帶編碼（）和子帶編碼（SBC），并且基），并且基于線性預測的語音編碼技術得到了進一步的發(fā)展。于線性預測的語音編碼技術得到了進一步的發(fā)展。510.1 概述概述l針對提出的魯棒性、低碼率和高質(zhì)量的要求。出現(xiàn)了新的編針對提出的魯棒性、低碼率和高質(zhì)量的要求。出現(xiàn)了新的編碼技術：余弦分析合成技術、多帶激勵聲碼器、碼技術：余弦分析合成技術、多帶激勵聲碼器、LPC中的多中的多脈沖和矢量激勵和矢量量化。脈沖和矢量激勵和矢量量化。l當前的研究集中在當前的研究集中在4kbit/s碼

5、率以下的高音質(zhì)、低延遲的聲碼率以下的高音質(zhì)、低延遲的聲碼器，提高在噪聲信道中低碼率編碼器的性能，并能傳輸多碼器，提高在噪聲信道中低碼率編碼器的性能，并能傳輸多種信號，包括音頻信號。種信號，包括音頻信號。610.1 概述概述信源信宿（用戶）信道編碼信源解碼信源編碼解調(diào)傳輸信道調(diào)制信道解碼噪聲圖圖10-1 10-1 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)710.1 概述概述o 信源編碼：主要是解決有效性問題。通過對信源的壓縮、信源編碼：主要是解決有效性問題。通過對信源的壓縮、擾亂、加密等處理力求用最少的數(shù)碼率傳遞最大的信息擾亂、加密等處理力求用最少的數(shù)碼率傳遞最大的信息量。也就是用最少的數(shù)碼表示信源所發(fā)的信號，

6、減少容量。也就是用最少的數(shù)碼表示信源所發(fā)的信號，減少容納給定信息集合或數(shù)據(jù)采樣集合的信號空間。納給定信息集合或數(shù)據(jù)采樣集合的信號空間。o 信道編碼：主要是解決可靠性問題。即盡量使處理過的信道編碼：主要是解決可靠性問題。即盡量使處理過的信號在傳輸?shù)倪^程中不出錯或者少出錯，即使出錯也要信號在傳輸?shù)倪^程中不出錯或者少出錯，即使出錯也要能自動檢錯和盡量糾錯。能自動檢錯和盡量糾錯。810.1 概述概述低數(shù)碼率的數(shù)字語音具有以下優(yōu)點：低數(shù)碼率的數(shù)字語音具有以下優(yōu)點：可以在窄帶信道上傳輸，有效地適應了信號電纜帶寬窄的特點?？梢栽谡瓗诺郎蟼鬏?，有效地適應了信號電纜帶寬窄的特點。更能克服信道失真，這意味著可以

7、采用更簡單的調(diào)制解碼器。更能克服信道失真，這意味著可以采用更簡單的調(diào)制解碼器。多數(shù)信道中，當誤碼率給定時，低數(shù)碼率比高數(shù)碼率所需要的發(fā)射功率更小。多數(shù)信道中，當誤碼率給定時，低數(shù)碼率比高數(shù)碼率所需要的發(fā)射功率更小。給定容量的復接電路或復按網(wǎng)絡允許通過更多的信道。給定容量的復接電路或復按網(wǎng)絡允許通過更多的信道。為了存貯一定的語音所需要的存貯器容量將更少。為了存貯一定的語音所需要的存貯器容量將更少。當和差錯糾正與擴頻技術結合使用時，將具有更大的抗噪聲與抗干擾能力。當和差錯糾正與擴頻技術結合使用時，將具有更大的抗噪聲與抗干擾能力。910.1 概述概述語音壓縮編碼的應用：語音壓縮編碼的應用：（1）語音

8、信號的數(shù)字傳輸。）語音信號的數(shù)字傳輸。 -數(shù)字通信系統(tǒng)、移動無線電、蜂窩電話和保密話音系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)、移動無線電、蜂窩電話和保密話音系統(tǒng)（2）語音信號的數(shù)字存儲。）語音信號的數(shù)字存儲。 -數(shù)字錄音電話、語音信箱、電子留言簿、發(fā)聲字典、多媒體查數(shù)字錄音電話、語音信箱、電子留言簿、發(fā)聲字典、多媒體查 詢系統(tǒng)詢系統(tǒng)1010.1 概述概述語音編碼大致可分為三類：語音編碼大致可分為三類： -波形編碼波形編碼 -參數(shù)編碼參數(shù)編碼 -混合編碼混合編碼1110.1 概述概述 波形編碼波形編碼：將時域模擬話音的波形信號經(jīng)過采樣、量：將時域模擬話音的波形信號經(jīng)過采樣、量化和編碼形成數(shù)字語音信號，恢復的語音信號基

9、本上化和編碼形成數(shù)字語音信號，恢復的語音信號基本上與輸入語音信號波形相同。與輸入語音信號波形相同。n 編碼速率較高：編碼速率較高：9.6k64kbit/sn包括：包括：PCM、ADPCM、DM、ADM、SBC等等n適應能力強、語音質(zhì)量好；編碼速率高適應能力強、語音質(zhì)量好；編碼速率高1210.1 概述概述 參數(shù)編碼參數(shù)編碼：基于人類語音的產(chǎn)生機理建立數(shù)學模型，：基于人類語音的產(chǎn)生機理建立數(shù)學模型，根據(jù)輸入語音得出模型參數(shù)并傳輸，在收端恢復，重根據(jù)輸入語音得出模型參數(shù)并傳輸，在收端恢復，重建的語音信號與原始信號樣本之間沒有一一對應關系。建的語音信號與原始信號樣本之間沒有一一對應關系。 n編碼速率較

10、低：編碼速率較低：2.4k4.8kbit/sn包括各種線性預測編碼（包括各種線性預測編碼（LPC）方法和余弦聲碼器等）方法和余弦聲碼器等n編碼速率低；語音質(zhì)量差、自然度低、對環(huán)境噪聲敏感編碼速率低；語音質(zhì)量差、自然度低、對環(huán)境噪聲敏感1310.1 概述概述混合編碼混合編碼：波形編碼：波形編碼+參數(shù)編碼（參數(shù)編碼（LPAS）n編碼速率較低：編碼速率較低：16k2.4kbit/sn包括多脈沖激勵線性預測編碼包括多脈沖激勵線性預測編碼(MPLPC)、規(guī)則脈沖激勵線、規(guī)則脈沖激勵線性編碼性編碼(RPE-LPC)、碼本激勵線性預測編碼、碼本激勵線性預測編碼(CELP)1410.2 語音信號的壓縮編碼原理

11、語音信號的壓縮編碼原理10.2.1 語音壓縮的基本原理語音壓縮的基本原理一、語音壓縮的基本原理一、語音壓縮的基本原理 對語音信號進行壓縮編碼的基本依據(jù)是語音信號的冗對語音信號進行壓縮編碼的基本依據(jù)是語音信號的冗余度和人的聽覺感知機理。余度和人的聽覺感知機理。1510.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓縮編碼原理對語音進行壓縮編碼的基本依據(jù)有兩個：對語音進行壓縮編碼的基本依據(jù)有兩個： -語音信號中存在大量的冗余語音信號中存在大量的冗余 -人耳的聽覺特性人耳的聽覺特性1610.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓縮編碼原理1、語音信號中存在大量的冗余語音信號中存在大量的冗余 語音信號樣本間的

12、相關性很強，即其短時譜不平坦。語音信號樣本間的相關性很強，即其短時譜不平坦。 濁音語音段具有準周期性濁音語音段具有準周期性 聲道的形狀及其變化比較緩慢。聲道的形狀及其變化比較緩慢。 傳輸碼值的概率分布是非均勻的。傳輸碼值的概率分布是非均勻的。1710.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓縮編碼原理2、人的聽覺感知機理。主要表現(xiàn)在：、人的聽覺感知機理。主要表現(xiàn)在：人類聽覺系統(tǒng)（人類聽覺系統(tǒng)（HAS）具有掩蔽效應：單音的聲級越高，）具有掩蔽效應：單音的聲級越高，對其周圍頻率聲音的掩蔽作用越強。利用這一性質(zhì)可抑制與對其周圍頻率聲音的掩蔽作用越強。利用這一性質(zhì)可抑制與信號同時存在的量化噪聲。信號同時

13、存在的量化噪聲。人耳對不同頻段聲音的敏感程度不同：強的低頻音能妨礙同人耳對不同頻段聲音的敏感程度不同：強的低頻音能妨礙同時存在的高頻音。時存在的高頻音。人耳對語音信號的相位變化不敏感：人耳能做短時的頻率分人耳對語音信號的相位變化不敏感：人耳能做短時的頻率分析，對信號的周期性即音調(diào)很敏感但對信號相位感知卻不敏析，對信號的周期性即音調(diào)很敏感但對信號相位感知卻不敏感。人耳聽不到或感知很不靈敏的聲音分量都可視為冗余信感。人耳聽不到或感知很不靈敏的聲音分量都可視為冗余信號。號。1810.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓縮編碼原理 總之，利用冗余度或者語音聽覺上的制約，可以壓縮表示總之，利用冗余度或

14、者語音聽覺上的制約，可以壓縮表示語音信號的必要信息，從而可以降低傳輸速率或存儲容量。語音信號的必要信息，從而可以降低傳輸速率或存儲容量。1910.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓縮編碼原理10.2.2 語音通信中的語音質(zhì)量語音通信中的語音質(zhì)量 語音壓縮編碼考慮的因素有：語音壓縮編碼考慮的因素有： 輸入語音信號的特點。輸入語音信號的特點。 傳輸比特率的限制。傳輸比特率的限制。 對輸出重構語音的音質(zhì)要求。對輸出重構語音的音質(zhì)要求。2010.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓縮編碼原理在語音通信中，語音質(zhì)量分為以下四等：在語音通信中，語音質(zhì)量分為以下四等：廣播質(zhì)量廣播質(zhì)量：寬帶，帶寬為寬帶

15、，帶寬為0-7200Hz，語音質(zhì)量高，感覺不出噪聲，語音質(zhì)量高，感覺不出噪聲存在。存在。長途電話質(zhì)量長途電話質(zhì)量：指通過電話網(wǎng)傳輸后得到的語音質(zhì)量，帶寬為指通過電話網(wǎng)傳輸后得到的語音質(zhì)量，帶寬為200-3200Hz，信噪比大于，信噪比大于30dB，諧波失真小于，諧波失真小于2%-3%。通信質(zhì)量通信質(zhì)量：可以聽懂，但和長途電話質(zhì)量相比，明顯有較大失真?？梢月牰?，但和長途電話質(zhì)量相比，明顯有較大失真。合成質(zhì)量合成質(zhì)量：80%-90%可懂度，音質(zhì)較差，聽起來像機器說話，可懂度，音質(zhì)較差，聽起來像機器說話，失去了講話者的個人特征。失去了講話者的個人特征。2110.2 語音信號的壓縮編碼原理語音信號的壓

16、縮編碼原理10.2.3 兩種壓縮編碼方式兩種壓縮編碼方式 波形編碼的語音質(zhì)量好，因為這種方法保留了信號原始樣本波形編碼的語音質(zhì)量好，因為這種方法保留了信號原始樣本的細節(jié)變化，從而保留了信號的各種過渡特征，所以解碼語音的細節(jié)變化，從而保留了信號的各種過渡特征，所以解碼語音質(zhì)量一般較高。但這種方法降低比特率困難。質(zhì)量一般較高。但這種方法降低比特率困難。 參數(shù)編碼解碼后合成的語音信號與原始語音信號之間沒有一參數(shù)編碼解碼后合成的語音信號與原始語音信號之間沒有一一對應的關系，因而音質(zhì)的好壞要由主觀進行評價，而缺乏客一對應的關系，因而音質(zhì)的好壞要由主觀進行評價，而缺乏客觀標準。語音的自然度、可懂度差，較少

17、地保留講話人的特觀標準。語音的自然度、可懂度差，較少地保留講話人的特征，受噪聲和誤碼的影響大，算法復雜。征，受噪聲和誤碼的影響大，算法復雜。2210.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應10.3.1 10.3.1 均勻均勻PCMPCM 不論信號幅度的大小，都采用同等的量化階距進行量化，即采用均勻量化。 完全沒有利用語音的性質(zhì)，信號沒有得到壓縮。 語音是非平穩(wěn)隨機信號，電話語音電平變化超過40dB。對于小信號電平輸入，信噪比應保證約20-30dB，即最大信噪比應需60-70dB。由第二章知識，信號對量化噪聲的信噪比可近似寫為：其中，B為量化器字長。由上式可看出，信噪比取決于

18、量化字長。當要求60dB的SNR時，B至少應取11bit。此時，對于帶寬為4kHz的電話語音信號，若采樣率為8kHz，則PCM要求的速率為88Kbit/s。(10-2)2310.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應 2. 2.非均勻非均勻PCMPCM 均勻量化的缺點是不論語音信號的幅度大小而量化階距保持不變。這樣在信號動態(tài)范圍較大而方差較小時，其信噪比將下降。根據(jù)觀測到的語音信號概率密度可知，語音信號大量集中在低幅度上。這樣，就可以設想利用非均勻量化來彌補均勻量化的缺點?；舅枷耄簩Υ蠓鹊臉颖臼褂么蟮?，對小幅度的樣本使用小的 ，在接收端按此還原。(a) 均勻量化特性(

19、b) 非均勻量化特性2410.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應 現(xiàn)在非均勻現(xiàn)在非均勻PCM一般采用兩種壓縮擴張非均勻量化方法：一般采用兩種壓縮擴張非均勻量化方法：A律和律和 律壓縮律壓縮擴張技術。其中，擴張技術。其中， 律律PCM主要在北美和日本使用，主要在北美和日本使用，A律律PCM用于其他國家和用于其他國家和地區(qū)。地區(qū)。 設設 為語音波形的取樣值，則為語音波形的取樣值，則 律壓縮的定義為律壓縮的定義為 x n式中， 是 的最大幅度； 是表示壓縮程度的參量， =0表示沒有壓縮， 越大壓縮率越高，故稱之為 律壓縮。通常 在100500之間取值。取 =255，可以對電話

20、質(zhì)量語音進行編碼，其音質(zhì)與12位均勻量化的音質(zhì)相當。maxX x n2510.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應 我國則采用我國則采用A律壓縮，其壓縮公式為律壓縮，其壓縮公式為 律壓縮輸入輸出特性圖如下圖： 圖10-5 律壓擴特性2610.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應3.3.自適應自適應PCM(APCM)PCM(APCM) 基本原理：使量化器的特性自適應于輸入信號的幅值變化，也就基本原理：使量化器的特性自適應于輸入信號的幅值變化，也就是量化間隔是量化間隔 匹配于輸入信號的方差值，或使量化器的增益匹配于輸入信號的方差值，或使量化器的增益 G隨

21、著幅值而變化，從而使量化前信號的能量為恒定值。隨著幅值而變化，從而使量化前信號的能量為恒定值。圖10-6 兩種自適應量化的框圖 匹配自適應 G 匹配自適應2710.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應 如果按自適應參數(shù)如果按自適應參數(shù) 或或 的來源劃分，自適應量化又分為前饋自的來源劃分，自適應量化又分為前饋自適應和反饋自適應。適應和反饋自適應。 前饋自適應是指前饋自適應是指 或或 是通過對輸入信號估計而得到是通過對輸入信號估計而得到 反饋自適應是指由估計量化器的輸入反饋自適應是指由估計量化器的輸入 或編碼器的輸出或編碼器的輸出 得到得到 n G n G n n x n c

22、 n圖10-7 匹配的前饋和反饋自適應系統(tǒng)框圖2810.3 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)及其自適應及其自適應 前饋自適應是計算信號有效值并決定最合適的量化間隔，用這個量化間隔控前饋自適應是計算信號有效值并決定最合適的量化間隔，用這個量化間隔控制量化器制量化器 ，并將量化間隔信息發(fā)送給接收端；，并將量化間隔信息發(fā)送給接收端； 反饋自適應是由編碼器輸出反饋自適應是由編碼器輸出 來決定量化間隔來決定量化間隔 ，而在接收端由，而在接收端由量化傳輸來的幅度信息自動生成量化間隔。量化傳輸來的幅度信息自動生成量化間隔。顯然，反饋與前饋相比的優(yōu)點是不需要將量化間隔傳送到信道中去，但對誤差顯然，反饋與前饋

23、相比的優(yōu)點是不需要將量化間隔傳送到信道中去，但對誤差的靈敏度要求較高。通常，采用了自適應技術之后可得到約的靈敏度要求較高。通常，采用了自適應技術之后可得到約46dB的編碼增益。的編碼增益。 Q c n n 不論前饋自適應還是反饋自適應，其參數(shù) 或 均由下式產(chǎn)生： (7-13) 即 正比于方差 ，而 反比于 。同時 正比于信號的短時能量，即或 (7-14) n G n 0nn 0/G nGn n n G n n n 22mnxm h nm 22mncm h nm2910.4 預測編碼及其自適應預測編碼及其自適應APC10.4.1 預測編碼及自適應預測編碼預測編碼及自適應預測編碼(APC)原理原理

24、基本原理：因為預測誤差基本原理：因為預測誤差 的動態(tài)范圍和平均能量均比輸入信號的動態(tài)范圍和平均能量均比輸入信號 小，對小，對 進行量化和編碼可以減少量化比特數(shù)。在接收端，只進行量化和編碼可以減少量化比特數(shù)。在接收端，只要使用與發(fā)送端相同的預測器就可恢復原信號要使用與發(fā)送端相同的預測器就可恢復原信號 ?；谶@種原理?；谶@種原理的編碼方式稱為預測編碼的編碼方式稱為預測編碼(PC)；當預測系數(shù)自適應隨語音信號變化；當預測系數(shù)自適應隨語音信號變化時，又稱為自適應預測編碼時，又稱為自適應預測編碼(APC)。 e n x n e n x n圖10-8 自適應預測編碼APC系統(tǒng)框圖3010.4 預測編碼及

25、其自適應預測編碼及其自適應APC 下面說明預測編碼能改善信噪比的原因。根據(jù)信號量化噪聲比的定義下面說明預測編碼能改善信噪比的原因。根據(jù)信號量化噪聲比的定義其中，其中， 、 和和 分別為信號、預測誤差和量化噪聲的平均能量分別為信號、預測誤差和量化噪聲的平均能量 。式中，式中， 是由量化器決定的信噪比，而是由量化器決定的信噪比，而 反映了線性預測帶來的增益，稱為預測增益。由于引入了線性預測，反映了線性預測帶來的增益，稱為預測增益。由于引入了線性預測，SNR將得到改將得到改善。善。 2E sn 2E e n 2E q n 22/E enE qn 22/PGE snE en3110.4 預測編碼及其自

26、適應預測編碼及其自適應APC自適應預測編碼中包含了兩種預測：短時預測和長時預測。自適應預測編碼中包含了兩種預測：短時預測和長時預測。短時預測是利用比較相鄰的樣本值進行預測。短時預測是利用比較相鄰的樣本值進行預測。 長時預測是根據(jù)濁音信號具有準周期性，相鄰周期的樣本之間長時預測是根據(jù)濁音信號具有準周期性，相鄰周期的樣本之間具有很大的相關性，在進行短時預測之后，預測誤差序列仍保持具有很大的相關性，在進行短時預測之后，預測誤差序列仍保持這種準周期性，可以通過再次預測的方法來壓縮比特率，也就是這種準周期性，可以通過再次預測的方法來壓縮比特率，也就是根據(jù)前面預測誤差中的脈沖消除基音的周期性。根據(jù)前面預測

27、誤差中的脈沖消除基音的周期性。3210.5 自適應差分脈沖編碼調(diào)制自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)及自適應增量調(diào)制及自適應增量調(diào)制10.5.1 自適應差分脈沖編碼調(diào)制自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM) DPCM基本原理：由于在相鄰的語音樣本之間存在著明顯的相基本原理：由于在相鄰的語音樣本之間存在著明顯的相關性，因此，對相鄰樣本間的差信號進行編碼，便可獲得信息量關性，因此，對相鄰樣本間的差信號進行編碼，便可獲得信息量的壓縮，因為差分信號比原語音信號的動態(tài)范圍和平均能量都小。的壓縮，因為差分信號比原語音信號的動態(tài)范圍和平均能量都小。而且，僅對兩者之差進行編碼和傳送，這樣就大大降低了信道負而且

28、，僅對兩者之差進行編碼和傳送，這樣就大大降低了信道負載。載。3310.5 自適應差分脈沖編碼調(diào)制自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)及自適應增量調(diào)制及自適應增量調(diào)制10.5.1 自適應差分脈沖編碼調(diào)制自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)DPCM實際上是最簡單的一階線性預測，即實際上是最簡單的一階線性預測，即 當當 =1時，被量化的編碼是時，被量化的編碼是 111A za z1a 1d nx nx n圖10-13 DPCM系統(tǒng)框圖3410.5 自適應差分脈沖編碼調(diào)制自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)及自適應增量調(diào)制及自適應增量調(diào)制DPCM中的預測器是固定預測器，其預測系數(shù)是根據(jù)長時統(tǒng)計參數(shù)中的

29、預測器是固定預測器，其預測系數(shù)是根據(jù)長時統(tǒng)計參數(shù)求出的，盡管總的預測增益大于求出的，盡管總的預測增益大于1，但同語音短時段不匹配，使得一，但同語音短時段不匹配，使得一些段的預測增益比較小，甚至小于些段的預測增益比較小，甚至小于1。 是固定的，它不可能對所有講話者和語音內(nèi)容都是最佳的。是固定的，它不可能對所有講話者和語音內(nèi)容都是最佳的。比較好的方法是采用高階自適應預測。采用自適應量化及高階自適比較好的方法是采用高階自適應預測。采用自適應量化及高階自適應預測的應預測的DPCM稱為自適應差分脈沖編碼調(diào)制稱為自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。 實踐表明，實踐表明，DPCM可獲得約可獲得約10dB的信噪比增益，而的信噪比增益，而ADPCM可可獲得約獲得約14dB的增益。的增益。ADPCM通常使用的是后向自適應預測通常使用的是后向自適應預測(APB)，它的編碼結構如下圖：，它的編碼結構如下圖：1a3510.5 自適應差分脈沖編碼調(diào)制自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)及自適應增量調(diào)制及自適應增量調(diào)制10.5.2 增量調(diào)制增量調(diào)制(DM)及自適應增量調(diào)制及自適應增量調(diào)制(A