《语音压缩编码》课件

语音压缩编码语音压缩编码是数字信号处理领域的重要技术，它可以有效地降低语音信号的存储和传输成本，提高传输效率课程大纲语音信号的特性语音信号的数字化语音编码的基本原语音编码技术

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4.理语音信号的物理特性，包语音信号的量化和编码，介绍具体的语音编码技术介绍常见的语音编码技术括人耳的频率响应、语音以及标准化的语音编码格，如PCM编码、ADPCM，包括分析和合成、线性信号的时域特性和频域特式编码、LPC编码和CELP编预测编码和变换编码等性码语音信号的特性时域特性频域特性语音信号的时域特性是指语语音信号的频域特性是指语音信号随时间变化的规律音信号的频率成分及其分布人耳的频率响应人耳对不同频率的声音有不同的敏感度，这会影响语音信号的感知质量人耳的频率响应

1.1频率范围20Hz-20kHz敏感度对1kHz-4kHz频率最敏感频率分辨率在低频段较低，在高频段较高语音信号的时域特性短时平稳性周期性语音信号在短时间内可以视为平稳信号，长时则不平稳元音信号是准周期性的，浊音信号具有周期性语音信号的频域特性

1.312频谱基音频率语音信号频谱集中在300Hz-男性80-150Hz，女性160-3400Hz250Hz34共振峰清浊音元音决定，帮助辨别语音清音能量低，浊音能量高语音信号的数字化

2.模拟信号数字化数字信号来自麦克风的语音信号是模拟的，它将模拟信号转换为数字信号，以便计数字信号由一系列离散值表示，适合随时间连续变化算机处理存储和传输量化和编码

2.1量化1将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程编码2将量化后的数字信号转换为适合传输或存储的代码的过程标准化语音编码格式

2.2多种音频格式满足不同应用场景标准化格式确保兼容性，提高效率广泛应用于通信和多媒体领域语音编码的基本原理分析和合成线性预测编码12将语音信号分解成基本特利用语音信号的短时自相征，并利用这些特征重建关性进行预测，并压缩预语音信号测误差变换编码3将语音信号变换到另一个域，并对变换系数进行压缩分析和合成合成1基于分析得到的模型重建语音信号分析2提取语音信号的特征参数语音信号3原始语音信号线性预测编码

3.2预测利用过去语音信号样本预测当前样本的值.预测误差计算预测值和实际值之间的差异,误差较小则预测更准确.编码仅传输预测误差,而不是原始语音信号.解码接收端使用预测误差和过去的样本重建原始信号.变换编码

3.3变换域1将信号从时域转换到频域，例如离散余弦变换（DCT）量化2对变换系数进行量化，保留重要信息，减少数据量编码对量化后的系数进行编码，例如熵编码，进一步压缩数3据语音编码技术

4.编码编码PCM ADPCM脉冲编码调制PCM是一种基本的语自适应差分脉冲编码调制ADPCM是音编码方法，它直接将模拟信号转换一种改进的PCM方法，它利用前一个为数字信号样本的信息来压缩数据编码编码LPC CELP线性预测编码LPC通过分析语音信码激励线性预测CELP是最先进的语号的特性来预测未来的样本，并只传音编码技术之一，它使用一种称为码输预测的误差本的代码库来生成语音信号编码

4.1PCM脉冲编码调制工作原理优点缺点PCMPCM编码是一种最简单的PCM编码通过对模拟信号实现简单，音质好码率高，存储和传输效率语音编码方式它将模拟进行采样、量化和编码来低语音信号转换为数字信号实现，并以固定比特率进行传输编码

4.2ADPCM差分脉冲编码调制自适应预测量化和编码ADPCM是一种利用信号样本之间差ADPCM使用自适应预测器来估计下预测误差会被量化并编码成比特流，异进行编码的语音压缩技术它通过一个样本的值，预测器参数会根据信然后传输或存储预测下一个样本的值，并仅对预测误号的变化进行调整差进行编码，从而降低数据量编码

4.3LPC线性预测编码参数化编码低码率和高质量利用语音信号的短时平稳特性，通过通过预测模型的参数来表示语音信号LPC编码能以较低的码率实现较高的线性预测模型来预测未来语音样本，而不是直接对语音样本进行编码语音质量编码CELP代码激励线性预测低比特率12CELP编码使用代码本激励CELP编码可以实现较低的线性预测，以更准确地模比特率，减少数据传输量拟语音信号高质量语音3CELP编码在低比特率下仍能提供高质量的语音，保证通话质量语音编码标准和应用标准标准ITU-T3GPPITU-T是国际电信联盟电信标准化部门，它制定了一系列3GPP是第三代合作伙伴计划，它制定了一系列语音编码语音编码标准，例如G.

711、G.729和G.722这些标准标准，例如AMR-NB、AMR-WB和EVS这些标准在移在固定电话、移动电话和其他通信系统中广泛使用动电话和其他无线通信系统中广泛使用编码标准ITU-TG.711G.72912PCM编码，用于传统电话低比特率编码，用于移动系统，提供8kHz采样率和通信，提供8kHz采样率和8位量化8kbps比特率G.722G.

723.134宽带编码，用于高保真语自适应编码，用于低带宽音传输，提供16kHz采样应用，提供

5.3kHz或率和48kbps比特率

6.3kHz采样率和

6.3kbps或

5.3kbps比特率编码标准3GPPAMR-WB EVSAMR-NB宽带语音编解码，提供更高的语音质增强语音服务，提供更高的语音质量窄带语音编解码，提供基本的语音质量和更自然的音调，适用于现代移动和更清晰的音频，适用于高清语音通量，适用于传统的移动通信通信信和视频会议语音编码在通信中的应用

5.3移动通信视频会议语音编码技术是移动通信系高品质的语音编码能提供清统中不可或缺的一部分，它晰自然的音频体验，让视频能有效地压缩语音数据，节会议更加流畅高效省带宽网络电话语音编码技术能够在互联网环境下实现高质量的语音通话，克服网络环境的限制语音编码的发展趋势更高质量的语音编码技术更灵活的自适应编码技术多通道语音编码技术高质量编码技术高保真音频高采样率低延迟为追求逼真度和自然感，高质量编码通过增加采样率，高质量编码技术能高质量编码技术通常采用低延迟算法技术旨在最大限度地保留原始语音信够捕捉到更丰富的频率信息，从而提，以确保语音信号的实时传输和播放号的细节和信息供更清晰、更细腻的音频体验，避免延时带来的不适感自适应编码技术

6.2编码参数根据语音信号的变化进提高编码效率，降低码率行调整改善语音质量，提高抗噪性能多通道编码技术立体声编码环绕声编码立体声编码技术能更好地还环绕声编码技术可以创造更原声音的空间感和层次感具沉浸感的听觉体验，应用于电影和游戏等领域多声道编码多声道编码技术可以模拟更复杂的声场，例如音乐会或现场表演总结与展望语音压缩编码技术在数字通信领域中扮演着至关重要的角色未来，该领域将继续朝着高质量、自适应和多通道方向发展，以满足日益增长的通信需求。