5.2到5.4 连续信源编码(含均匀量化和非均匀量化)[精].ppt

第5章 信源编码 信源编码 5.1 离散信源编码 5.2 连续信源编码 5.3 相关信源编码 5.4 变换编码 连续信源x(t)输出的消息在时间和取值上都是连续，因此其编码方法与离散信源的编码有所不同。 需经过三步变成离散信源之后再进行编码： 抽样：依据采样定理，先将x(t)变成时间上离散的幅度x(iTs)。 量化：用有限个量化值xq来代替信号的无穷多连续取值的实际幅度。 编码：将量化值用二进制或多进制的码C表示出来。 因此：连续信源的编码属于限失真信源编码。其编码速率受限于R(D)。 连续信源的量化编码： 均匀量化编码：整个量化范围内的量化间隔是相同的。 非均匀量化编码：量化间隔的大小随信号的大小而改变。 欧洲和中国采用的是A律13折线编码（7中种不同的量化间隔），典型的有PCM(Pulse Coding Modulation，脉冲编码调制) PCM PCM编码，分为3步： 采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8kHz/s。 量化。用256个不同的具体量化电平来表示对应的模拟信号瞬间抽样值。 编码。每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。 用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit／s 。 固定电话采用的就是这种数字化的方法，因此每个话音信道的速率是64kbit／s。 13折线A律的每个段落再均匀地分为16份，每一份作为一个量化间隔。 这样，0~1的范围内一共划分出8*16=128个不均匀的量化间隔。 图中横坐标x在0至1区间中分为不均匀的8段。 1/2至1间的线段称为第8段； 1/4至1/2间的线段称为第7段； 1/8至1/4间的线段称为第6段； 依此类推，直到 0至1/128间的线段称为第1段。 图中纵坐标y 则均匀地划分作8段。 将与这8段相应的座标点(x, y)相连，就得到了一条折线。 由图可见，除第1和2段外，其他各段折线的斜率都不相同。在下表中列出了这些斜率： 因为语音信号为交流信号，所以，上述的压缩特性只是实用的压缩特性曲线的一半。在第3象限还有对原点奇对称的另一半曲线 13折线A律的每个段落再均匀地划分为16份，每一份作为一个量化间隔。 则0~1范围内共划出8*16=128个不均匀的量化间隔。 最小的量化间隔是第一段： 最大的量化间隔是第8段： 对13折线A律非均匀量化结果进行定长折叠二进制编码。 （1）根据信号的正负，确定极性，编码为c7 （2）根据信号所在的段落，确定段落码，由于一共8个段落，因此段落码需3位二进制码表示 （3）根据信号所在的段落内的第几个份，确定段内码，已知每一段分为16份，因此段内码需4位二进制码表示。 综合： 13折线A律非线性量化编码共需8位码。 段落码编码规则 例：已知某采样时刻的归一化信号值为x=-286Δ，求其13折线A律非均匀量化编码。 解（1）确定极性码：x0，所以c7=0 (2)确定段落码：256Δ286Δ512Δ 位于第6段，编码为5，即101 （3）确定段内码：286Δ-256Δ=30Δ 16Δ30Δ32Δ 位于段内16份的第2份，但相比于16Δ 30Δ更接近于32Δ,所以根据中平量化中的就近 原则，按第3份进行编码，即2，对应的二进制段 内码为0010 量化误差为e=32Δ- 30Δ =2Δ 也叫量化噪声 相应的PCM编码为信源编码 5.1 离散信源编码 5.2 连续信源编码 5.3 相关信源编码 5.4 变换编码 5.3 相关信源编码 相关信源（连续有记忆信源）：采样后的信号序列时间上有相关性，如果仍然对各个采样时刻的信号值逐个进行量化，则会造成码长的冗余。 连续有记忆信源编码的分类： （1）预测编码：利用信号序列时间上的相关性，通过预测来减少信息冗余后再进行编码。 （2）变换编码：引入某种变换，将信号序列变换为另一时域上彼此独立或相关性很低的序列，在对新的序列进行编码。 预测编码 基本思想 预测编码 基本思想 只要预测足够准确，dn就足够小，只对dn进行量化、编码，相比于对xn进行量化编码，会减少信息冗余度，提高编码效率。 例：线性预测编码LPC(Linear Predictive Coding)： 线性预测编码 基本思想 话音编码(信源编码) RPE-LTP编码(Regular-Pulse Excitation Long Time Prediction-code 规则脉冲激励长期预测编码)：是波形编码及声码器(参量编码)相结合的混合编码方法，以较低的码速率获得较高的话音质