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醫院無線呼叫系統廠家-參數編碼和波形編碼的比較及參數編碼標準

2023-10-20 12:43

        波形編碼的基本出發點是最小化原信號和重構信號之間的差值信號,最小化判據一般為以"塊”為基礎的差分信號的均方差,塊可以小到單個話音抽樣。波形編碼的設計要求是獲得盡可能高的信噪比(SNR)。改進的編碼器還考慮人類聽覺系統的主觀感覺效果,為此可設置屏蔽濾波器,修正原信號和重構信號。這樣SNR有可能下降,但主觀感覺質量反而會提高。波形編碼器主要利用話音波形的短時相關性,特別是相鄰抽樣點之間的相關性來降低比特率,改進算法還考慮了長時相關性。

        參數編碼的基本出發點是根據確定的成音模型確定模型參數,雖然LPC聲碼器也是通過殘差信號的最小化進行計算的,但是其著眼點是要求模型參數的最佳值,而并非SNR的最大化。

  參數編碼的精度主要取決于模型本身的正確性。圖3.12所示的話音生成數字模型和實際情況還是有差距的。例如,模型采用清/濁音二元判決,也就是說任一時刻的話音或者是純粹的清音,或者是純粹的濁音,實際情況并非完全如此,尤其是從一個音素到另一音素轉換的過渡階段比較復雜,    理論上應采用多元判決。模型中激勵源只有兩個,每次只能產生一種音,但實際話音有許多部分的頻譜呈諧波頻譜和噪聲譜的組合頻譜。模型假設濁音激勵是規則的周期脈沖,這也是對實際情況的一種理想化近似。另外,模型參數是按照幀周期進行更新調整的,對于爆破音等快速變化音素的編碼來說就有較大的誤差。凡此決定了參數編碼的固有誤差,這是由模型本身所限定的,尤論怎樣增加參數的編碼比特率,減小量化誤差,都不能使重構信號收斂于原信號。而波形編碼則不一樣,理論上只要預測階數足夠高,量化誤差足夠小,重構信號將收斂于原信號。這是兩種編碼方式的顯著不同之處,這一概念可由圖3.15表示。但是參數編碼的一個重要優勢是可以有效降低編碼比特率,從而得到越來越廣泛的應用。

參數編碼標準

  有影響的話音參數編碼國際標準和地區性標準主要由ITU-T和數字蜂窩標準組織制訂,其特性如表3.4所示。它們采用的都是線性預測編碼器和碼本激勵矢量量化技術。IP網絡電話應用主要使用ITU定義的三個標準。G.728比特率為16kbit/s,標準研究始于1988年,其目的是建立

一個通用的16kbit/s長途質量的話音編碼標準。它的第一個應用是H.320低比特率可視電話。G.728對具有背景噪聲的信號或音樂具有很好的健壯性,抗隨機比特差錯能力優于G.711和G.721,可通過所有的網絡信令音,還能通過高達2400bit/s的低比特率modem信號。

        CELP:碼激勵線性預測RPE-LTP:規則脈沖激勵一長期預測TIA:電信工業協會RCR:無線電系統研發中心
        G.729比特率為8kbit/s。最初由ITU-R提出此項研究,其目的是用于第三代移動通信系統。G.729A是G.729的DSVD(話音和數據同時傳送數字系統)型式。與G.729比特流兼容,即它們的編碼都能被對方的解碼器接收重建信號。但G.729A的復雜度降低了50%,代價是在某些運行條件下性能稍有下降。

        G.723.1為雙速率話音編碼器,作為PSTN上可視電話標準系列中的話音編碼標準。其中,6.3khit/s比特率采用多脈沖LPC編碼,對于一般的話音信號,其話音質量相當于G.721,但對于童聲、音樂和具噪聲背景的話音輸入,其質量不如ADPCM。5.3kbit/s比特率采用多脈沖算術碼本激勵,定義該速率的目的是增加系統設計的靈活性。如用于低速率通道時,可為視頻編碼器留出一些比特空間;可為復用系統提供lkhit/s的“虛信道”以傳送附加信息。該標準確定重用編號G.723,但增加一層子序號以區別于被G.726取代的原來的G.723。

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