Кодирование формы сигнала и источника сигнала

Исторически сложилось два направления кодирования речи: кодирование формы сигнала (Waveform coding) и кодирование источника сигнала (Source coding).

Методы кодирования формы сигнала основаны на статистических свойствах сигнала и могут не иметь ограничения на механизм образования сигнала. Кодеры этого типа обеспечивают высокое качество передаваемой речи (разборчивость и натуральность), но они отличаются меньшей экономичностью в смысле занимаемой полосы частот или скорости передачи. Используют три основных способа кодирования:

· Импульсно-кодовая модуляция - ИКМ

(PCM)$

· Дифференциальная ИКМ - ДИКМ

(DPCM);

· Дельта-модуляция - ДМ

(DM).

ИКМ соответствует цифровой сигнал непосредственно с выхода АЦП, в нем сохраняется вся избыточность аналогового речевого сигнала. При ДИКМ эта избыточность уменьшается за счет того, что квантованию при передаче с последующим кодированием подвергается не уровень сигнала, а разность между исходным речевым сигналом и его предсказанным значением, а на приеме разностный сигнал складывается с предсказанным значением, полученным по тому же алгоритму предсказания. Шаг квантования может адаптивно меняться в соответствии с уровнем сигнала в разновидности квантования АДИКМ. При ДМ сигнал квантуется на каждом шаге однобитовым приращением и передается лишь знак приращения, т.е. сигнал как бы заменяется ступеньчатой функцией с приращениями одинаковой величины, но разного знака.

В сотовой связи используются более экономные методы кодирования источника сигнала, позволяющие сжимать речь в 5-8 и более раз.

Метод кодирования источника сигнала (кодирование параметров сигнала) первоначально использовал имитацию голосового тракта человека, т.е. использовалась система типа анализ-синтез. Такие устройства получили название вокодер (vocoder - voice coder). Даже ранние модели позволяли получать значительное снижение скорости передачи речи, однако, речь имела характерный «синтетический» звук. С появлением (в 60-х годах) методов линейного предсказания (ЛП

) вокодерные системы получили широкое развитие в сотовой связи.

Кодирование речи на основе метода линейного предсказания (LPC) заключается в том, что по линии связи передаются не параметры самого речевого сигнала, а параметры некоторого фильтра, эквивалентного частотным свойствам голосового тракта, и параметры сигнала возбуждения этого фильтра. В качестве такого фильтра используется фильтр линейного предсказания (фильтр ЛП). Иными словами, сегмент речи малой длительности является как бы выходной реакцией некоторого фильтра когда на вход подается определенный сигнал возбуждения. В кодирующем устройстве производится оценка параметров фильтра и сигнала возбуждения и передаются именно эти параметры, а не сама речь. На приемном конце по принятым параметрам синтезируется соответствующий фильтр, на выходе которого получается восстановленный сегмент речи. Различные варианты кодирования, принятые различных кодерах, отличаются друг от друга лишь набором передаваемых параметров фильтра и/или методом формирования сигнала возбуждения.

Сама процедура кодирования в методе с линейным предсказанием показана на рис. 1 и заключается в следующем .

1. Оцифрованный сигнал речи разбивается на сегменты длительностью по 20 мс (160 выборок по 8 бит = 1280 бит в каждом сегменте);

2. Для каждого сегмента оцениваются параметры фильтра линейного предсказания и параметры сигнала возбуждения. В качестве сигнала возбуждения может выступать, например, остаток предсказания, получаемый при пропускании сегмента речи через фильтр с параметрами, полученными из оценки для данного сегмента;

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Расчет преобразователя микроконтроллера с CAN-шиной
Быстрое развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в различных сферах человеческой деятельности, в том числе и промышленности, а так же высочайшая степень сложности выполняемых ими функций являются одними из ос ...

Расчет волноводной фазированной антенной решетки с вращающейся поляризацией
Одной из наиболее быстро развивающихся областей радиоэлектроники является техника антенн и устройств СВЧ. Уровень ее развития во многом определяет состояние телекоммуникационных систем, радиолокации, навигации, ...

©  www.techvarious.ru - 2020