数字语音讲义编码技术
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数字通信中的语音编码技术数字通信中的语音编码技术是指将人类语音信号压缩为低比特率数字信息以便于数字通信传输的技术。
语音信号是一种具有高峰值和高频带宽的信号,因而传输语音信号需要占用大量的带宽,现代数字通信使用语音编码技术,可以将语音信号编码后压缩为低比特率数字信号,降低了数据传输量,提高了通信效率。
语音编码的基本原理是有损压缩技术。
它将语音信号的特征参数提取出来,使用一系列数学模型和算法将特征参数编码为数字信号。
在接收端,接收到数字信号后,进行解码和还原过程即可得到原始的语音信号。
语音编码技术有多种方法。
以下几种语音编码技术已经得到广泛应用。
1. PCM编码PCM编码是将模拟语音信号直接进行抽样量化,按照一定的位数将每个数字成码字,这是最简单、常见的一种压缩方法。
其原理是将连续的模拟信号转换为一连串数字信号,使其成为数字信号。
PCM编码处理效率较高且压缩率较低,但是容易受到信道噪声的干扰,使得音质明显降低。
2.ADPCM编码ADPCM编码是自适应差分脉冲编码,从语音的脉冲模式和动态范围的角度来处理压缩问题,可以快速反应出语音发生的动态变化。
由于ADPCM编码采用不同的量化等级来减小数据流量,因此它比PCM编码具有更高的压缩率,但引入了一些误差,使音质受到一定程度的影响。
3.MDCT编码MDCT编码方法是一种新兴的时间-频率分析技术。
通过对语音信号做窗口变换获取信号的频谱信息,再使用变换系数压缩来实现信号的压缩。
由于它在处理音乐的时候效果明显,在语音信号的压缩方面也得到了广泛的应用。
MDCT编码的压缩效率较高并偏向于无损压缩,音质稳定,而且它及其变种已经被广泛争用于现代音频编码器中。
语音编码技术的应用已经涉及到广泛的领域,如语音通信、数据存储、音视频等等。
语音编码技术将语音信息转换为数字信息、压缩和解压缩,已经成为现代数字通信中不可或缺的一部分,促进了数字通信技术的发展。
数字通信中的语音编码技术随着数字移动通信的高速进展,专门是第三代移动通信的进展,使得当今的信道环境变得极其复杂。
如何在日趋恶劣的通信环境中保持良好的通话质量,增加通信系统容量,使人们能更加有效地产生、传输、储备和猎取语言信息,这关于促进社会进展具有十分重大的意义。
语音编码技术能够有效地压缩语音信号的传输带宽,增加通信系统的容量,给解决这一问题提供了一个有效的途径。
本文第一简单介绍了语音编码技术的数学基础、差不多概念和进展现状,并简单地分析了数字移动通信的特点,总结了适合数字移动通信的语音编码技术的特点。
结合目前大伙儿使用的中国移动(GSM)和中国联通(CDMA)数字移动通信系统,对其使用的RPE-LTP和QCELP编码技术做了详细的讨论。
并对正处于产业化进展时期的3G三大主流技术拟采纳的编码技术做了简单的介绍。
关键词: 数字移动通信,语音编码,变速率编码,3GABSTRACTWith the rapid development of the digital mobile communication , especially the development of the 3G , the channel become extreme complex . How to keep a good quality of call in the more and more worsen communication condition and improve the capacity of the system, it is very important for the development of the society .which make people to produce transfer , store and capture the information more efficient.The technology of speech coding offers a way to meet this challenge.It can efficiently compress the transmission bandwidth of speech signals,to improve the capacity of the system.First this text introduced the mathematics foundation,basic concept and the development conditions of speech coding in brief,and analyzed the characteristics of the digital mobile communication. At the foundation this text put forward the charcateristics of speech coding that fit for the digital mobile communication system.Bond with CHINA MOBILE (GSM)and CHINA UNICOM(CDMA) we are currently using,and discuss the RPE-LTP and QCELP speech coders they used in detail.At last this text simple introduced the speech coders of three essential techniques in 3G.KEYWORDS: Digital Mobile Communication,Speech Coding,Variable Rate Speech Coding ,3G前言现代社会已步入信息时代,世界各国都在致力于现代通信技术的开发以及现代综合通信网的建设。
数字通信中的语音编码技术数字通信技术是当前社会中应用最为广泛的一种通信方式,我们平时使用的手机、电脑、电视等都是基于数字通信技术实现的。
而在数字通信领域中,语音编码技术是其中非常重要的一个领域。
本文将会对数字通信中的语音编码技术进行详细介绍,包括其概念、应用和实现原理等方面。
一、语音编码技术概述语音编码是一种将人类语音转换成数字信号的技术。
正常人类语音每秒钟会有约25帧的语音信号,每帧包含了很多信息。
如果在数字通信系统中直接把语音信号传输,将会占用很大的带宽,造成通信的负担。
因此,对于数字通信系统来说,我们需要对语音信号进行压缩和编码处理,以便于在数据传输过程中占用更少的带宽,从而提高通信效率。
语音编码技术主要有两个阶段,即语音信号的采样和量化和语音信号的压缩编码。
采样和量化是指将语音信号转化为数字信号,并对数字信号的每一个样本进行一定的量化。
而压缩编码则是将量化后的语音信号进行编码,使其占用更少的位数,从而实现带宽压缩并提高通信效率。
语音编码技术的主要应用领域是手机通信和VOIP(网络电话),手机通信是我们日常生活中必不可少的通信方式之一。
由于手机的通信信道有限,因此需要对语音信号进行压缩编码以节省通信资源,从而实现高清晰度的通话。
而VOIP则是在互联网上进行语音通话的技术,也需要使用语音编码技术实现高质量的通话。
二、语音编码技术的实现原理语音编码技术的实现原理涉及到数字信号处理、信息论和信号处理等多个方面。
具体来说,语音编码技术的实现主要包括以下几个步骤:1、语音信号的采样和量化。
语音信号的采样和量化将模拟语音信号转换为数字信号。
在这一步骤中,对于语音信号的每一个样本进行一定的量化,将其表示为二进制数,以实现数字化信号的传输、处理和存储。
2、语音信号的预处理。
为了提高语音信号的编码效果,需要对语音信号进行预处理。
主要有高通滤波、分帧、时域抖动平滑等处理方式。
预处理的目的主要是消除语音信号中不必要的信息,以减少编码后的数据量。
数字话音编码对于数字移动通信,话音的数字化,即数字话音是其重要标志,而数字话音编码是其重要技术之一。
在数字通信中,信息的传输是以数字信号形式进行的,因而在通信的发送端和接收端,必须相应地将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换成模拟信号。
数字话音编码为信息源编码,将模拟话音信号变成数字信号以便在信道中传输。
数字话音编码方式将直接影响数字集群移动通信的通信质量、频谱利用率和系统容量。
1. 波形编码波形编码是基于对语音信号波形的数字化处理,试图使处理后重建的语音信号波形与原语音信号波形保持一致。
波形编码是将时间域信号直接变换成数字代码,其目的是尽可能精确地再现原来的话音波形。
其基本原理是在时间轴上对模拟话音信号按照一定的速率进行抽样,然后将幅度样本分层量化,并使用代码来表示。
解码即将收到的数字代码经过解码和滤波恢复为原模拟语音信号。
波形编码的优点是实现简单、语音质量较好、适应性强等;缺点是话音信号的压缩程度不是很高,实现的码速率比较高。
波形编码的比特率一般为16~64 kbit/s,它有较好的话音质量与成熟的技术实现方法。
当数码率低于32 kbit/s 时,音质明显降低,低于16 kbit/s时,音质就非常差了。
因而,波形编码在对信号带宽要求不太严的通信中得到应用,对于频率资源相当紧张的移动通信来说,这种编码方式显然不适合。
2. 声源编码声源编码又称参量编码,它是对模拟语音信号在频率域或其他正交变换域提取特征参量,并把特征参量变换成数字代码进行传输。
其反过程为解码,即将收到的数字代码变换后恢复成特征参量,再依据此特征参量重新建立模拟语音信号。
这种编码技术可实现低速率语音编码,比特率可压缩到2~4.8 kbit/s。
3. 混合编码混合编码是将波形编码和参量编码结合起来,力图保持波形编码话音的高质量和参量编码的低速率。
规则码激励长期预测编码(RPE-LPT)即为混合编码技术。
混合编码数字语音信号中既包括若干语音特征参量,又包括部分波形编码信息,它可将比特率压缩到4~16 kbit/s,其中在8~16 kbit/s内能够实现良好的话音质量,故这种编码技术是数字移动通信最适合采用的话音编码技术。
数字语音编码、处理、或识别技术综述摘要:语音在人类社会中起着重要的作用,在现代信息社会中,小至人们的日常生活,大至国家大事、世界新闻、社会舆论都离不开语言和文字。
因而相继出现了诸多的先进通信工具,在这些工具中,语音信号编码、语音信号处理和语音的合成有着很大的贡献。
通过讲解一些关键技术,论述语音信号的各种特性,认识语音信号的处理、编码和语音的识别。
1、数字语音编码技术编码、传输、存储和译码是语音数字传输和数字存储的必要过程。
随着语音通信技术的发展,压缩语音信号的传输带宽,降低信道的传输速率,一直是人们追求的目标。
语音编码在实现这一目标的过程中担当重要的角色。
语音编码就是使表达语音信号的比特数目最小。
1.1语音编码的分类语音编码就是对模拟的语音信号进行编码,将模拟信号转化成数字信号,从而降低传输码率并进行数字传输,语音编码的基本方法可分为波形编码、参量编码(音源编码)和混合编码,波形编码是将时域的模拟话音的波形信号经过取样、量化、编码而形成的数字话音信号,参量编码是基于人类语言的发音机理,找出表征语音的特征参量,对特征参量进行编码,混合编译码是结合波形编译码和参量编译码之间的优点。
波形编译码器虽然可提供高话音的质量,但数据率低于16kb/s的情况下,在技术上还没有解决音质的问题。
1.1.1波形编码波形编码针对语音波形进行的,这种方法在降低量化每个语音样本比特数的同时又保持了相对良好的语音质量。
波形编码包括时域编码和频域编码。
(1)时域编码:时域编码主要有脉冲编码调制(PCM)、增量调制(ΔM)、自适应差分脉码调制(ADPCM)、自适应增量调制(ADM)、自适应预测编码(APC)等。
线性PCM是用同等的量化级进行量化,没有利用声音的性质,所以信息没有得到压缩,对数PCM利用了语音信号幅度的统计特性,对幅度按对数变换压缩,将压缩的结果作线性编码,在接收端解码时,按指数扩展,这种方法在数字电话通信中得到了广泛的应用,现有的PCM采用编码速率为64kbps的A律μ律对数压扩方法.由于对数PCM广泛应用于通信系统中,而线性PCM可以直接进行二进制运算,所以一般速率低于64kbps的语音编码系统多是先进行对数PCMO线性PCM变换后,再采用信号处理器进行语音信号数字处理。