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通信工程师设备环境培训音频压缩编码技术

动力与环境责任编辑：lovelkj 2013-12-10

摘要：通信工程师设备环境培训音频压缩编码技术：对于不同类型的音频信号而言，其信号带宽是不同的，如电话音频信号为200Hz。

1.音频压缩编码技术
对于不同类型的音频信号而言，其信号带宽是不同的，如电话音频信号为200Hz。
4kHz,调幅广播音频信号为50Hz-7kHz，调频广播音频信号为20Hz-15kHz,激光唱盘音频信号为10Hz-20kHz。随着对音频信号音质要求的增加，信号频率范围逐渐增加，要求描述信号的数据童也就随之增加，从而带来处理这些数据的时间增长和传输、存储这些数据的容量增加。
音频信号压缩编码方法
一般来说，音频信号的压缩编码有以下几种主要类型。
①波形编码
波形编码是在信号采样和量化过程中考虑到人的听觉特性，使编码信号尽可能与原输入信号匹配，又能适应人的应用要求，如全频带编码（包括脉冲编码调制PCM,瞬时、准瞬时压扩PCM,自适应差分ADPCM等）；子带编码（包括自适应变换编码ATC、心理学模型等）；矢最馕化。波形编码的特点是在高码率条件下可获得卨质量的音频信号，适于高保处度语音和音乐信号的压缩技术。
②参数编码
参数编码是将音频信号以某种模型表示，再抽出合适的模型参数和参考激励信号进行编码；声音重放时，再根据这些参数重建即可，这就是通常讲的声码器（Vocoder)。参数编码压缩比很高，但计算量大，且不适合高保真度要求的场合。用此类方法构成声码器的有：线性预测（LPC)声码器、通道声码器（Channel Vocoder)、共振峰声码器（Format Vocoder)等。
③混合编码
混合编码是一种吸取波形和参数编码的优点，进行综合的编码方法，如多脉冲线性预测MP-LPC，矢量和激励线性预测VSELP,码本激励线性预测CELP,短延时码本激励线性预测编码U>CEIJP，长时延线性预测规则码激励RPE-LTP等。
不同质摄要求时的音频编码技术选择
①电话质量的音频压缩编码
电话质量语音信号频率规定在300HZ?3.4kHz,如采用标准的脉冲编码调制PCM,当采样频率为8kHz和8bitS化时，所得数据速率为64kbit/s，即一个数字话路。CCITT制定的PCM标准G.711，速率为64kbit/s，采用非线性量化，其质最相当于12bii线性量化。
电话信号的自适应差分脉冲编码调制ADPCM标准G.721，速率为32kbit/s。这一技术是对信号和它的预测值的差分信号进行最化，同时再根据邻近差分信号的特性自适应改变量化参数，从而提髙压缩比，又能保持一定信号质最。因此ADPCM对中等电话质量要求的信号能进行高效编码,而且可以在调幅广播和交互式激光唱盘音频信号压缩中应用。
为了适应低速率语音通信的要求，必须采用参数编码或混合编码技术，如线性预测编码（LPC)、矢量量化（VQ)以及其他的综合分析技术。其中较为典型的码本激励线性预测编码CELP实际上是一个闭环LPC系统，由输入语苷信号确定最佳参数，再根据某种最小误差准则从码本中找出最佳激励码本矢量。CELP具有较强的抗干扰能力，在4-16kbit/s传输速率下，即可获得较高质量的语音信号。短时延码本激励线性预测编码LD-CELP的标准G.728，速率为16kbit/s,其质量与32kbit/s的G.721标准基本相当。采用长时延线性预测规则码本激励RPE-LTP标准GSM,速率为13kbit/s。
②调幅广播质最的音频压缩编码
调幅广播质量音频信号的频率范围是50Hz-7kHz.G.722标准是采用16kHz采样14bit量化，信号数据速率为224kbit/s，采用子带编码方法，将输入音频信号经滤波器分成卨子带和低子带两个部分，分别进行ADPCM编码，再混合形成输出码流，224kbit/s可以被压缩成64kbit/s,诚后进行数据插人（最髙插人速率达16kbit/s),因此利用G.722标准可以在窄带综合业务数据网N-ISDN中的一个B信道上传送调幅广播质量的音频信号。
③髙保真环绕立体声音频压缩编码
高保真环绕立体声音频信号频宰范围是50Hz-20kHz,采用44.1kHz采样频率，16bit量化进行数字化转换，其数据速率每声道达705kbit/s。国际标准化组织ISO和CCITT联合制垃的MPEG标准.成为国际上公认的髙保真环绕立体声音频压缩标准。MPEG音频第一和第二层次编码是将输入音频信号进行采样频率为48kHz，44.1kHz,32kHz的采样，经滤波器组将其分为32个子带，同时利用人耳掩蔽效应，根据音频信号的性质计算各频率分量的人耳掩蔽门限，选择各子带的量化参数，获得高的压缩比。MPEG第三层次是在J：述处理后再引人辅助子带、非均匀量化和熵编码技术，冉进一步提髙压缩比。MPEG音频压缩技术的数据速率为每声道32?448kbit/s，适合于CD-DA光盘应用。