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波形编译码

时间:2022-10-05 百科知识 版权反馈
【摘要】:一般来说,这种编译码器的复杂程度比较低,数据速率在16kb/s以上,质量相当高。它们的优点是编译码器简单,延迟时间短,音质高。这种编译码器对幅度急剧变化的输入信号会产生比较大的噪声,改进的方法之一就是使用自适应的预测器和量化器,这就产生了一种叫做自适应差分脉冲编码调制。上述的所有波形编译码器完全是在时间域里开发的,在时域里的编译码方法称为时域法。

波形编译码的想法是,不利用生成话音信号的任何知识而企图产生一种重构信号,它的波形与原始话音波形尽可能地一致。一般来说,这种编译码器的复杂程度比较低,数据速率在16kb/s以上,质量相当高。低于这个数据速率时,音质急剧下降。

最简单的波形编码是脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,缩写为PCM),它仅仅是对输入信号进行采样和量化。

典型的窄带话音带宽限制在4kHz,采样频率是8kHz。如果要获得高一点的音质,样本精度要用12位,它的数据率就等于96kb/s,这个数据率可以使用非线性量化来降低。

例如,可以使用近似于对数的对数量化器(logarithmic quantizer),使用它产生的样本精度为8位,当它的数据率为64kb/s时,重构的话音信号几乎与原始的话音信号没有什么差别。

在北美的压扩(companding)标准是μ律(μ-law),在欧洲的压扩标准是A律(A-law)。它们的优点是编译码器简单,延迟时间短,音质高。但不足之处是数据速率比较高,对传输通道的错误比较敏感。

在话音编码中,一种普遍使用的技术叫做预测技术,这种技术是企图从过去的样本来预测下一个样本的值。这样做的根据是认为在话音样本之间存在相关性。如果样本的预测值与样本的实际值比较接近,它们之间的差值幅度的变化就比原始话音样本幅度值的变化小,因此量化这种差值信号时就可以用比较少的位数来表示差值。这就是差分脉冲编码调制(Differential Pulse Code Modulation,缩写为DPCM)的基础——对预测的样本值与原始的样本值之差进行编码。

这种编译码器对幅度急剧变化的输入信号会产生比较大的噪声,改进的方法之一就是使用自适应的预测器和量化器,这就产生了一种叫做自适应差分脉冲编码调制(Adaptive Differential PCM,缩写为ADPCM)。

上述的所有波形编译码器完全是在时间域里开发的,在时域里的编译码方法称为时域法(time domain approach)。在开发波形编译码器中,人们还使用了另一种方法,叫做频域法(frequency domain approach)。例如,在子带编码(Sub-band Coding,缩写为SBC)中,输入的话音信号被分成好几个频带(即子带),变换到每个子带中的话音信号都进行独立编码。

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