第2章语音信号波形编码●本章学习要点语音信号波形编码2.1语音信号波形编码●语音信号的统计特征(2)高斯分布2.语音信号的功率谱密度3.语音信号的动态范围●衡量语音质量的宏观感知特性2.1.1语音信号波形编码的概念2.1.2语音信号编码的分类●参量编码2.2脉冲编码调制----PCMPCM系统中的信号处理过程2.2.2抽样抽样器物理模型及抽样波形示意抽样器数学模型当时，抽样脉冲序列可用周期冲激脉冲序列2.抽样定理理想抽样样值序列频谱三种不同抽样频率时的样值序列频谱抽样定理(低通型)对语音信号：(2)带通型信号抽样对带通型信号的抽样频率，如果仍按照选取，带通型抽样定理(1)例：3.抽样误差分析(2)抽样展宽的孔径效应失真◆措施2.2.3量化量化示意图2.均匀量化及量化噪声计算均匀量化及量化误差特性最大量化误差语音是随机信号，计算量化噪声功率时应考虑统计特性。语音信号的幅度概率分布语音信号的分级间隔及量化值量化噪声可表示为：如果将非过载区分为N级，则量化噪声功率为：可得：●过载区量化噪声功率●均匀量化总的量化噪声功率二进制编码位数l与量化级数N的关系：用相对值表示的信噪比为：大信号区：信噪比主要由过载项决定。同时根据语音信号统计结果，对通信系统要求在信号可见，为了保证语音传输质量，采用均匀量化时，需要3.非均匀量化及压缩扩张技术压缩扩张特性(2)律和A律压扩特性A律压扩特性：律和A律压扩特性曲线A=87.6时(S/Nq)dB(A)曲线A律13折线压扩特性：A律13折线压扩特性A律函数与A律13折线的比较●量化间隔A律13折线量化信噪比语音折线量化信噪比曲线2.2.4编码与解码四种常见的编码方案◆一般二进制码(自然二进制码)◆折叠二进制编码◆反卷码◆格雷码2.线性编码与解码级联逐次比较编码器原理框图●编码原理说明●特点反馈型线性编码器原理框图(极性码)反馈型线性编码器原理框图(幅度码)编码器所需位脉冲时序图●编码原理说明特点(3)加权求和解码网络3.非线性编码与解码A律13折线编码码位与电平对应关系例：例：(2)A律13折线编码器◆全波整流●编码原理说明第3次比较：D1～D8时序关系(3)A律13折线解码器◆7/12变换例：极性码：2.2.5单片集成PCM编解码器2914PCM单路编解码器功能框图单路编解码器的主要应用：2.3差值脉冲编码调制----DPCM实现预测的横截滤波器如果以的速率对信号S(t)抽样，在时刻由DPCM系统原理框图这种方式中发送端与接收端的预测器处理信号略有不同，由解码信号进行预测的DPCM系统，两端预测的信号2.3.2自适应差值脉冲编码调制----ADPCM前馈自适应量化ADPCM反馈自适应量化ADPCM两种都是采用固定预测并带有自适应量化的ADPCM系统。●两种自适应量化比较●自适应预测●预测增益固定和自适应预测的DPCM系统性能2.3.332Kbit/sADPCM系统ADPCMG.721编码器原理框图ADPCMG.721译码器原理框图2.3.4单片集成ADPCM编解码器