浅究语音编解码技术
- 作者:admin 来源:网络 日期:2009-3-31 23:15:39
各种语音信息的压缩处理都是在PCM编码的基础上进行的，因此首先需获得PCM的编码数据，这一过程称为预处理，然后编码器再对这些数据进行压缩编码运算。
（二）波形编码
波形编码就是根据语音信号波形导出相应的数字编码形式，它会尽可能构造出包括背景噪声在内的模拟波形、输出信号的波形和相位跟踪输入信号。波形编码的语音信息是波形，编码率在9.6-64kb/s.之间，属中频带的编码，重构的声音质量较高。波形量化法易受量化噪音的影响。
ITU-G.711规范采用8kHz抽样，8bit量化的PCM编码方式，比特率为64kb/s。为了降低语音波形编码速率，目前主要采用差分脉冲编码(DPCM)、自适应量化和自适应线性预测编码(ADPCM)及子带编码(SBC)技术。波形编码的语音比特率可降低到32kb/s或16kb/s，再低就十分困难了。
在这里介绍一下实际设计中压缩语音信号采用较多的非均匀量化压扩法。在PCM编码中，语音信号的最大幅度影响这量化信噪比。在编码位数一定的条件下，语音信号的幅度越小，量化信噪比也就越差。因此，为了达到信噪比和信号幅度无关的目的，就要采用非均匀量化的方法，压扩法就是其中之一。在这种方法中，我们根据语音样值的非均匀分布的特点，设法然量化阶距随着概率密度的减小而增大，或者说对大信号用大量化阶距，对小信号用小量化阶距，从而使量化信噪比不随信号幅度而变化。量化前用对数函数进行幅度压缩，解码后再用指数函数进行幅度扩张。其效果是使量化器的信噪比对信号幅度不敏感。
压扩法编码又分为A律和mil律两种压缩方法。其中Mu律是美国、日本、加拿大等国采用的一种压缩律，A律主要是欧洲使用的一种压缩律.
三、语音编码器的性能评价
对编码器性能进行评价时主要考虑以下因素：
（一）语音比特率
编/解码器的输入为标准脉冲编码调制的语音码流（比特率为64kbls)时，编/解码器的输出速率称为编解码器的语音比特率。语音编解码器根据比特率可分为固定和可变两种。G.729为8kb/s固定比特率语音编懈码。G.723.1为6.3/5.3kb/s可变比特率语音编解码，它进一步降低了语音码流。
（二）时延
评价编懈码器性能的关键因素是编解码器工作所需的时间，这个时间包括编码缓存即处理时间、复用传输时间和解码时间，总称为单向系统时延，一般估计至少为3各帧长。解码时延大约是编码时延的一半。
（三）复杂度
复杂度决定了编/解码器硬件的成本和功耗，也影响到编/解码器的实时性。通常编解码器都采用DSP芯片实现，其原因是DSP芯片的处理机构最有利于算法的高效计算。复杂度的衡量指标为定点DSP实现编/解码所需的处理器能力(以百万指令/秒即MIPS为计算单位)和所需要的RAM容量。DSP的MIPS是指支持特定编码器的DSP处理器的最低速度。
（四）语音质量
经过编/解码处理后恢复的语音质量和许多条件有关，语音质量是编/解码有效性的客观反映对于低比特率编/解码器，解码恢复信号的质量和输入信号的特性具有较大的相关性。对于语音质量，目前常用的有3中主观评测方法:诊断性音律测试(DRT)、诊断性可接收性测试(DAM)和平均意见得分(MOS)。一般电话大部分采用MOs5分制进行语音质量评定，一般要求不低于3分。
四、G.711语音压缩国际标准
随着计算机及数字通信系统的发展，数字音频编码技术越来越得到重视。国际电信联盟(ITU)组织定义了一系列语音压缩标准，其中最常用的国际语音压缩标准有:
G.711，G.721，G.722，G.728，G.723等。
ITU-T于1972年为电话质量模拟语音（带宽3kHz)的语音压缩制定了G.711标准，
取样频率为8kHz，码率为64kb/s，使用u律或A律的压扩编码，质量相当于12比特的线性量化。同时它还规定了u律和A律之间的转换关系，它最常用于数字电话的语音编码中，此外还可用于可视电话或会议电视的语音编码中，并且是可视电话或会议电视系统中必备的语音编解码标准。http://www.dxlww.net代写论文网
表2-2列出了G.711语音编码标准及性能参数。
表2-2G.711语音编码标准及性能参数
标准
编码类型
比特率(kb/s)
MOS
复杂性
时延/ms
G.711
PCM
64
4.3
1
0.125
五、结语
本文所介绍的语音编解码技术相关的内容，是目前国内外相关领域工程设计过程中设计者需要掌握和考虑的，针对不同系统的不同要求，可以灵活的采用各种具体实现方案。这已被大量的工程实践所证实，希望能为工程人员和后来者提供一定的参考性。
参考文献
[1]廖泉．基于CAN总线的语音通信系统[J]．工业技术，2007，(8)．
[1]冯重熙．语音编码技术的进展[J]．通信学报，1992，(6)．
[3]王瑞刚，李燕．IP电话终端设备一一原理，电路及应用[M]．西安电子科技大学出版社，2003．
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