新型语音压缩编解码器AMBE2000

图像压缩方法综述

*　2006-06-09收到,2006-10-10改回 **安晓东,女,1967年生,北京理工大学博士研究生,研究方向:计算机应用。文章编号:1003-5850(2006)12-0024-03 图　像　压　缩　方　法　综　述 A Summarization of Image Compression Methodology 安晓东1,2　陈　静3 (1北京理工大学　北京　100081)　(2山西省人事考试中心　太原　030006)　(3中北大学　太原　030051)【摘　要】图像压缩是图像处理的重要组成部分,随着科学技术的不断进步,压缩方法也在不断涌现。论述了各个常用图像压缩方法的算法及应用情况,着重研究了预测编码和分形压缩方法。有机结合所介绍的压缩算法能解决很多图像处理问题,介绍的图像压缩方法也可供研究人员参考。【关键词】图像压缩,预测编码,分形压缩中图分类号:T P 391.41 文献标识码:A ABSTRACT Image co mpr ession is t he impor tant part of im age pr ocessing.Wit h the dev elo pm ent of science and technolog y,mor e and mo re compr essing m et hods have come for th .T his paper discusses many com mon imag e compr ession alg or ithms and it's a pplica-tio n,fo cuses o n the pr edictive enco ding and fr act al co mpressio n methods.It can so lv e lots of image pr o cessing pro blems by these methods,w hich may g iv e a hand to other resear cher s. KEYWORDS imag e co mpression ,pr edictiv e co ding ,fr actal compressio n 众所周知,在开发多媒体应用系统时,遇到的最大障碍是对多媒体信息巨大数据量所进行的采集、存储、处理和传输。其中,数据量最大的是数字视频数据。例如,1幅640*480中等分辨率的彩色图像,其数据量大约为0.92M B 。这么大的图像,传输速度以平均4k /s 估算,完整地传输这幅图需要230s,也就是接近4min 。假设是可视电话,或者数字广播电视,以每秒播放30帧计算,一张光盘里只能存放24s 的视频信息,更不用说在网络上传输的效果了。同时大数据量的图像信息也会给存储器的存储容量,通信干线信道的带宽,以及计算机的处理速度增加极大的压力。单纯靠增加存储器容量,提高信道带宽以及计算机的处理速度等方法来解决这个问题是不现实的。因此,图像压缩方法的研究非常有必要。 1　图像压缩方法研究现状图像压缩已研究了几十年,提出了诸如DPCM 、DCT 、VQ 等压缩方法,并已出台了基于DCT 等技术的国际压缩标准,如JPEG 、M PEG 、H.261等。人们逐渐发现了这些方法的许多缺点:比如高压缩比时图像出现严重的方块效应、人眼视觉系统的特性不易被引入到压缩算法中等等。目前,许多人正在致力于第二代图像编码技术的研究。第一代图像编码技术(以JPEG 为代表)是指以信息论和数字信号处理技术为理论基础,旨在去除图像数据中的线性相关性的一类编码技术。这类技术去除客观和视觉的冗余信息的能力已接近极限,其压缩比不高(20:1左右)。而第二代图像编码技术是指不局限于SH ANNON 信息论的框架,要求充分利用人的视觉生理心理特性和图像信源的各种特性,能获得高压缩比的一类编码技术。这其中以小波变换编码、分形编码和模型基编码最具有代表性,也很有可能成为新一代国际图像压缩标准的核心理论。 2　图像压缩编码标准国际标准化协会(ISO )、国际电子学委员会(IEC )、国际电信协会(IT U )等国际组织,于90年代领导制定了许多重要的多媒体数据压缩标准。如JPEG 、H .261、H .263、M PEG -1、MPEG -2、MPEG -4等等。这些标准已在数字电视、多媒体领域得到广泛应用[1] 。2.1　JPEG JPEG(Joint Pho to Graphic Ex perts Gro up)是联合图像专家组的英文缩写。JPEG 主要是针对静止图像的压缩编码标准,但是在电视图像序列的帧内压缩中也常采用JPEG,是一个适用范围广泛的通用标准。2.2　MPEG M PEG(M oving Pictures Ex pert Gr oup)是ISO 和IEC 两个国际组织的联合技术委员会领导下的运动图像专家组的英文缩写。针对不同的应用目的M PEG 专家组制定了M PEG 系列标准。主要包括M PEG -1,M PEG-2,MPEG-3,M PEG-4。 ?24?(总774) 图像压缩方法综述2006年

音频的编解码

音频编码解码基本概念介绍对数字音频信息的压缩主要是依据音频信息自身的相关性以及人耳对音频信息的听觉冗余度。音频信息在编码技术中通常分成两类来处理，分别是语音和音乐，各自采用的技术有差异。语音编码技术又分为三类：波形编码、参数编码以及混合编码。波形编码：波形编码是在时域上进行处理，力图使重建的语音波形保持原始语音信号的形状，它将语音信号作为一般的波形信号来处理，具有适应能力强、话音质量好等优点，缺点是压缩比偏低。该类编码的技术主要有非线性量化技术、时域自适应差分编码和量化技术。非线性量化技术利用语音信号小幅度出现的概率大而大幅度出现的概率小的特点，通过为小信号分配小的量化阶，为大信号分配大的量阶来减少总量化误差。我们最常用的G.711标准用的就是这个技术。自适应差分编码是利用过去的语音来预测当前的语音，只对它们的差进行编码，从而大大减少了编码数据的动态范围，节省了码率。自适应量化技术是根据量化数据的动态范围来动态调整量阶，使得量阶与量化数据相匹配。G.726标准中应用了这两项技术，G.722标准把语音分成高低两个子带，然后在每个子带中分别应用这两项技术。参数编码：广泛应用于军事领域。利用语音信息产生的数学模型，提取语音信号的特征参量，并按照模型参数重构音频信号。它只能收敛到模型约束的最好质量上，力图使重建语音信号具有尽可能高的可懂性，而重建信号的波形与原始语音信号的波形相比可能会有相当大的差别。这种编码技术的优点是压缩比高，但重建音频信号的质量较差，自然度低，适用于窄带信道的语音通讯，如军事通讯、航空通讯等。美国的军方标准LPC-10，就是从语音信号中提取出来反射系数、增益、基音周期、清/浊音标志等参数进行编码的。MPEG-4标准中的HVXC声码器用的也是参数编码技术，当它在无声信号片段时，激励信号与在CELP时相似，都是通过一个码本索引和通过幅度信息描述；在发声信号片段时则应用了谐波综合，它是将基音和谐音的正弦振荡按照传输的基频进行综合。混合编码：将上述两种编码方法结合起来，采用混合编码的方法，可以在较低的数码率上得到较高的音质。它的特点是它工作在非常低的比特率(4~16 kbps)。混合编码器采用合成分析技术。

数字音频技术_MP3_的压缩编码原理与制作方法

第4卷第2期2004年6月长沙航空职业技术学院学报 CHAN GSHA AERONAU TICAL VOCA TIONAL AND TECHN ICAL COLL EGE JOURNAL Vol.4No.2 J un.2004 收稿日期:2004-03-20 作者简介:张晓婷(1964-),女,上海市人,讲师,主要从事计算机教学与研究。数字音频技术(MP3)的压缩编码原理与制作方法张晓婷 (珠海市工业学校,广东珠海　519015) 摘要:本文从音频压缩理论的角度,阐述MP3音频格式、压缩编码原理,同时介绍专业制作 MP3的方法。关键词:MP3音频格式;压缩编码原理;制作经验与技巧中图分类号:TN919.3+11　文献标识码:A 文章编号:1671-9654(2004)02-051-06 Compression Coding Principle and F acture of Digital Audio Frequency T echnique (MP 3) ZHAN G Xiao 2ting (Zhuhai Indust ry School ,Zhuhai Guangdong 519015) Abstract :　From the perspective of Audio Compression Theory ,the paper discusses format of audio Frequency tech 2 nique (MP3)and compression coding principle and also introduces the facture of audio Frequency technique (MP3). K ey w ords :　Fomat of audio Frequency technique (MP3);compression coding principle ;facture 一、引言数字技术的出现与应用为人类带来了深远的影响,特别是互联网的普及,使数字音频技术得到更为广泛的应用,并具有良好的市场前景。与之相关的数字音频压缩技术也得到了充分的发展,一些著名的研究机构和公司都致力于开发专利技术和产品。其中,MP3便是目前为止开发得最为成功的数字音频压缩技术之一。二、MP3简介 (一)数字音频MP3的格式 MP3音频格式诞生于20世纪80年代,全名MPEG Audio layer 3,是MPEG (Moving PicturesEx 2pert Group 运动图像专家组)当初和影像压缩格式同时开发的音频压缩格式,是MPEG 21标准中的第三个层次,是综合了MPEG Audio layer 2和ASPEC 优点的混合压缩技术,音频质量好,主要用于MP3音频压缩,典型的码流为每通道64Kbit/s 。 (二)数字音频MP3压缩的优点使用数字音频MP3压缩方式的处理,能增加更多的存储空间。由于MP3的压缩比约在十到十二倍之间,一分钟的CD 音乐经MP3压缩后,只需要一兆左右的存储空间,即一张光盘可以存储六百五十分钟到七百五十分钟的音乐;MP3典型的码流是每通道64Kbit/s ,只有CD 音乐每通道大约十分之一的码流,非常适合网上传输。更重要的是,即使压缩比如此惊人,音乐的品质依然较好,这主要是利用了人类听觉掩蔽效应(Masking Effect )的缘故。MP3具有容量小、数码化、制作简单、传输方便、成本低廉等特点,虽历经14余年,仍然是网上最流行的音乐格式之一。三、MP3压缩编码原理在MPEG 21的音频压缩中,采样频率可分为32、44.1和48KHz ,可支持的声道有单声道(mono 2phonic )、双—单声道(dual 2monophonic )、立体声模式 ? 15?

语音压缩编码的发展和应用

语音压缩编码的发展和应用摘要：为了满足数字通信及其它商业应用的需求，语音压缩编码技术得到了迅速发展。介绍了目前语音压缩编码技术的研究进展，主要包括连续可变斜率增量调制(CVSD)、小波分析、多脉冲激励线性预测编码、散布脉冲码激励线性预测(DP-CELP)、多重脉冲散布非均匀代数码本激励线性预测(MPD-USACELP)、波形内插(WI)、线谱对(频率)(LSP)的量化。对以上算法进行了分析比较，总结了它们的特点和适用范围，并介绍了其中一些算法在DSP上的实时实现。关键词：语音压缩编码：线性预测(LP)；波形内插；DSP；语音编码 ;波形编码 ;参数编码 ;混合编码 ;编码标准 Abstract： In order to satisfy demands of the digital communication and other commercial apphcations， the speech compression technology has been developed rapidly． The present research progress in speech compression techn ology is introduced in this paper including CVSD，wavelet an alysis an d its application to speech coding， MPLPC， DP—CELP， MPD-USACELP，、Ⅳ1 an d quan tification of LSF．Th ese algorithms are an alyzed an d compared．Th eir characteristics an d applicable scopes are summarized． Some algorithms apphed to DSP are also introduced． Key words：Speech compression coding；LP；waveform interpolation；DSP；voice coding；waveform coding；parametric coding；hybrid coding；Coding Standard 前言：近30 年来, 通信技术一直在发生着深刻的变化, 编码技术日臻完善,高质量、低速率的语音编码算法纷纷出现, 各国相继成立了一些国际通信标准化组织, 及时地制定专门的通信编码标准, 语音编码技术的发展也体现在这些不断制定的标准中。由于实现方式的不同, 语音压缩编码技术种类很多, 一直向着高质低速方向发展, 并出现了不少令人振奋的成果。随着信息技术的发展, 信道资源显得更加宝贵, 为了在有限的信道内进行更多的信息传输, 必须对语音信号进行压缩。语音信号能够压缩的基本依据是语音信号中存在的冗余和人类的听觉感知机理。语音信号存在多种多样的冗余, 可分别从时间域和频率域描述。从时间域分析: 幅度的非均匀分布, 即语音中的小幅度样本出现的概率高, 信息主要集中在低功率上;采样数据间的相关, 相邻的语音信号间有很强的相关性, 研究表明, 当采样率为8 kHz 时, 相邻样值之间的相关系数大于0.85, 如果采样率提高, 相关性将更强; 周期间的相关, 浊音语音段具有准周期性, 反映在波形上出现图形的重复, 即信息冗余; 语音间隙, 实际语音通信中, 存在通话间隙, 通话分析表明, 全双工话路的典型效率约为通话时间的40%, 即静止系数为0.6;长时自相关, 除了本间、同期间的相关外, 在较长的时间间隔上, 语音信号也存在相关, 统计表明, 8 kHz 采样时的平均相关系数高达0.9。从频率域分析: 非均匀的长时功率谱密度, 从相当长的时间内统计平均, 语音信号的功率谱呈现强烈的非平坦性, 这说明语音信号对给定的

语音识别技术文献综述

语音识别技术综述 The summarization of speech recognition 张永双苏州大学摘要本文回顾了语音识别技术的发展历史，综述了语音识别系统的结构、分类及基本方法，分析了语音识别技术面临的问题及发展方向。关键词：语音识别；特征；匹配 Abstact This article review the courses of speech recognition technology progress ,summarize the structure,classifications and basic methods of speech recognition system and analyze the direction and the issues which speech recognition technology development may confront with. Key words: speech recognition;character;matching 引言语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别是一门交叉学科，所涉及的领域有信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等，甚至还涉及到人的体态语言（如人民在说话时的表情手势等行为动作可帮助对方理解）。其应用领域也非常广，例如相对于键盘输入方法的语音输入系统、可用于工业控制的语音控制系统及服务领域的智能对话查询系统，在信息高度化的今天，语音识别技术及其应用已成为信息社会不可或缺的重要组成部分。 1.语音识别技术的发展历史语音识别技术的研究开始二十世纪50年代。1952年，AT&Tbell实验室的Davis等人成功研制出了世界上第一个能识别十个英文数字发音的实验系统：Audry系统。

语音编码技术及其在通信系统中的应用

多媒体技术基础期末论文题目：语音压缩编码及其在通信系统中的应用专业：通信工程姓名：张娴学号： 1 2 3 0 7 1 3 0 4 4 9

2016年5月24日在现代通信中，随着科学技术的迅速发展，图像、数据等非话音信息在通信信息总量中所占的比例大大提高，而且这种提高的趋势仍然会继续下去。比如说，以前的手机基本上只可以打电话，发短信，不能接收文件，不能观看视频，但是现在的3G手机甚至4G手机，可以看视频，接发文件，还有很多的应用软件。语音信号所占的传输比例的确是大大减小。但是，到目前为止，在大多数通信系统中，传输最多的信息仍然是语音信号。比如说我们经常打电话，用语音发微信，听音乐，看视频等等。在可以预见的未来通信中，尽管语音信号在通信信息总量中所占的比例会有所下降，但仍然会是传输最多的信息。语音信号是模拟信号，不能直接在数字通信系统中传输，必须先进行模/数转换再进行数/模转换，这种转换就称为语音编译码（简称语音编码），其作用是将语音模拟信号转换为数字信号，到了接收端，再将收到的语音数字信号还原为语音模拟信号。可见，语音编码技术在数字通信中具有十分重要的作用，随着计算机技术与超大规模集成电路技术的飞速发展和广泛应用，信号的数字处理、数字传输和数字存储日益显示出巨大的优越性。数字化技术的应用范围迅速扩大到各个科学技术领域，渗透到工农业生产和社会生活的各个方面。因此，尽量减少信号占有带宽、持续时间和存储容积，以节省信号在传输、处理和存储中的开销，具有巨大的经济价值。所以，语音编码技术，尤其是语音压缩编码技术（编码速率在16kbit/s以下），近年来受到人们的广泛关注和重视，有着极为迫切的客观需求。正是在这种强大的客观需求推动下，近二十几年来，随着计算

音频、视频压缩有哪些技术标准

音频、视频压缩有哪些技术标准？视频压缩技术有：MPEG-4、H263、H263+、H264等 MPEG-4视频编码技术介绍 MPEG是“Moving Picture Experts Group”的简称，在它之前的标准叫做JPEG，即“Joint Photographic Experts Group”。当人们用到常见的“.jpg”格式时，实际上正在使用JPEG的标准。JPEG规范了现代视频压缩的基础，而MPEG把JPEG 标准扩展到了运动图象。 MPEG-4视频编码标准支持MPEG-1、MPEG-2中的大多数功能，它包含了H.263的核心设计，并增加了优先特性和各种各样创造性的新特性。它提供不同的视频标准源格式、码率、帧频下矩形图像的有效编码，同时也支持基于内容的图像编码。采纳了基于对象(Object-Based)的编码、基于模型(Model-based)的编码等第二代编码技术是MPEG-4标准的主要特征。 MPEG4与MPEG1、MPEG2的比较从上表可以看出，MPEG1和MPEG2主要应用于固定媒体，比如 VCD 和 DVD ，而对于网络传输，MPEG4具有无可比拟的优势。 H.263/H.263+/H.264视频编码技术介绍 1.H.263视频编码标准 1.H.263是最早用于低码率视频编码的ITU-T标准，随后出现的第二版(H.263+)及H.263++增加了许多选项，使其具有更广泛的适用性。 H.263是ITU-T为低于64kb/s的窄带通信信道制定的视频编码标准。它是在H.261基础上发展起来的，其标准输入图像格式可以是

S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF或者16CIF的彩色4∶2∶0亚取样图像。 H.263与H.261相比采用了半象素的运动补偿，并增加了4种有效的压缩编码模式。 2.H.263+视频压缩标准 1.ITU-T在H.263发布后又修订发布了H.263标准的版本2，非正式地命名为H.263+标准。它在保证原H.263标准核心句法和语义不变的基础上，增加了若干选项以提高压缩效率或改善某方面的功能。原 H.263标准限制了其应用的图像输入格式，仅允许5种视频源格式。 H.263+标准允许更大范围的图像输入格式，自定义图像的尺寸，从而拓宽了标准使用的范围，使之可以处理基于视窗的计算机图像、更高帧频的图像序列及宽屏图像。为提高压缩效率，H.263+采用先进的帧内编码模式；增强的PB-帧模式改进了H.263的不足，增强了帧间预测的效果；去块效应滤波器不仅提高了压缩效率，而且提供重建图像的主观质量。为适应网络传输，H.263+增加了时间分级、信噪比和空间分级，对在噪声信道和存在大量包丢失的网络中传送视频信号很有意义；另外，片结构模式、参考帧选择模式增强了视频传输的抗误码能力。 3.H.264视频压缩标准 1.H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编码标准。对信道时延的适应性较强，既可工作于低时延模式以满足实时业务，如会议电视等；又可工作于无时延限制的场合，如视频存储等。 2.提高网络适应性，采用“网络友好”的结构和语法，加强对误码和丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力。 3.在编/解码器中采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之间可分级，以适应不同复杂度的应用。 4.相对于先期的视频压缩标准，H.264引入了很多先进的技术，包括 4×4整数变换、空域内的帧内预测、1/4象素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间预测技术等。新技术带来了较高的压缩比，同时大大提高了算法的复杂度。 G.7xx系列典型语音压缩标准介绍 G.7xx 是一组 ITU-T 标准，用于视频压缩和解压过程。它主要用于电话方面。在电话学中，有两个主要的算法，分别定义在 mu-law 算法（美国使用）和 a-law 算法（欧洲及世界其他国家使用），两者都是对数关系，但对于计算机的处理来说，后者的设计更为简单。国际电信联盟G系列典型语音压缩标准的参数比较：

AMR-WB+语音编解码技术的优化与实现

AMR-WB+语音编解码技术的优化与实现移动通信系统中，语音通信是最主要和最重要的通信方式，高效率、低码率、变码率的语音编码方案是语音通信的发展方向。目前移动通信网络中的语音编码技术应用广泛的是AMR系列的语音编码方案。其中，AMR-WB+语音编解码技术作为AMR-WB编码技术的升级版本，对音频的频带扩展以及语音和音乐的混合音频编码有了更好的支持，将会被应用于未来的4G通信网络环境中。论文的主要工作是：针对移动通信系统中应用广泛的AMR 系列语音编码技术，在移动终端中使用广泛的ARM平台上，对AMR-WB+语音编码算法进行优化，使其能够被ARM嵌入式平台有效地支持。文中分析了AMR-WB+的编码技术的基本原理，在分析原理时对一种新的傅里叶变换算法——稀疏傅里叶变换（SFFT）进行了研究，这种新的傅里叶变换算法比传统的FFT运算量降低了将近10倍。优化中使用了SFFT来代替原有的FFT，使得编码器的运算量降低。同时，论文中还对AMR-WB+编码器进行了功能优化，使其能够进行多路编码、流媒体处理。最终的优化实现平台是ARM公司的Cortex-A8以及ARM9芯片，操作系统为Linux，内核版本是2.6.30，编译器使用的是GCC，版本为4.3。在保证编码器编码后音频的音质没有改变的前提下，优化工作主要从两个方面展开：一个是算法级别的优化，用运算量小的稀疏傅里叶变换（SFFT）代替快速傅里叶变换（FFT）算法，以便减小AMR-WB+的运算量，算法级别的优化效果是编码速度提升了30%；另一个是编码器实现代码的优化，通过对编码器的程序构架的优化，并针对ARM这个特定的平台进行的汇编程序替代，使得编码器的编码速度提升了。最终的整体优化效果是PC平台上编码器编码速度提升了近20

小波变换在语音压缩中的应用1

小波变换在语音压缩中的应用摘要本文介绍了小波变换在语音压缩中两种新技术。第一种技术是消除了低于某一阈值与能量值小波分解高频系数的零小波变换。第二种技术是平均零小波变换，它除了履行第一种技术所要达到的目标之外，它平均分解的小波近似系数。这些系数几乎不变，是较高层次的分解转化。然后，小波系数在传输前，用Lloyd量化的算法和编码和熵编码技术，在接收端，接收信号进行解码，然后才处理减少量化。1引言信号压缩在语言交际系统中起着重要的作用。它产生一个紧凑的数据表示，允许有效的存储和资料传送。在参考【一】中，据报道，语音信号采样量化的8位/样本，在64千位/秒的水平，即在8kHz被压缩到2.4千比特/有足够的清晰度，但缺乏一些自然性。在某些应用中，例如音频会议和互联网，语音压缩质量应该比电话质量更好。本文中提出了两种新的压缩技术。每一种技术都在后来被证明，不仅产生了一个更高的压缩比，而且实现了在较高信噪比条件段的质量的提高和平均意见得分值测试比率的提高。本文中所讨论的语音压缩技术是基于离散小波传输。提出的这种技术比现有的技术更加简单而有效。语音信号分为成段长度为20毫秒时域，每个部分转化利用离散小波

变换。小波变换系数的能量值低于某一临界值是由零改为水平，从而定义了一个新的小波变换技术，它被称为零小波变换。利用小波变换在语音信号和分解的策略，得出两种详细而近似的系数。已经注意到，近似系数的小波分解在高水平下几乎不变。因此，只需发送此常数的值再加上信号段时间长度。这建议使用另一种被称为平均零小波变换的技术。小波变换系数进行量化用劳埃德优化的算法，并利用熵编码后的编码方法。在接收端，信号压缩重建，将在后面介绍。重建信号的压缩比和质量指标方面的评估，是为了将两个新的技术和现有如传统的离散余弦变换和离散小波变换的进行比较。本文在第二节中简要讨论小波变换和压缩技术。第三节将专门为计算机仿真，它是适用于零小波传输和平均零小波传输的一个阿拉伯文和英文语音数据集。本文报道了一系列主观和客观音质用Matlab 和C语言编写的程序进行的结果。第四节包括结论以及后续工作。2小波变换和压缩技术 2.1 小波变换小波变换被广泛的应用与多个领域，尤其是在信号的压缩和编码方面。在【4】【5】【6】【7】中引进了许多优秀的小波理论。离散小波变换想法的背后是代表作为一个基础功能上设置一个带权的总和信号即被缩放和时间移动的单个母板的小波x（t。 2.2 压缩技术最有效的压缩方案涉及改变输入数据，通过投影功能的基础上，再设

压缩感知理论综述(原创)

压缩感知理论综述摘要：信号采样是模拟的物理世界通向数字的信息世界之必备手段。多年来，指导信号采样的理论基础一直是著名的Nyquist采样定理，但其产生的大量数据造成了存储空间的浪费。压缩感知（Compressed Sensing）提出一种新的采样理论，它能够以远低于Nyquist采样速率采样信号。本文详述了压缩感知的基本理论，着重介绍了信号稀疏变换、观测矩阵设计和重构算法三个方面的最新进展，并介绍了压缩感知的应用及仿真，举例说明基于压缩感知理论的编解码理论在一维信号、二维图像处理上的应用。一、引言 Nyquist采样定理指出，采样速率达到信号带宽的两倍以上时，才能由采样信号精确重建原始信号。可见，带宽是Nyquist采样定理对采样的本质要求。然而随着人们对信息需求量的增加，携带信息的信号带宽越来越宽，以此为基础的信号处理框架要求的采样速率和处理速度也越来越高。解决这些压力常见的方案是信号压缩。但是，信号压缩实际上是一种资源浪费，因为大量的不重要的或者只是冗余信息在压缩过程中被丢弃。从这个意义而言，我们得到以下结论：带宽不能本质地表达信号的信息，基于信号带宽的Nyquist 采样机制是冗余的或者说是非信息的。于是很自然地引出一个问题：能否利用其它变换空间描述信号，建立新的信号描述和处理的理论框架，使得在保证信息不损失的情况下，用远低于Nyquist采样定理要求的速率采样信号，同时又可以完全恢复信号。与信号带宽相比，稀疏性能够直观地而且相对本质地表达信号的信息。事实上，稀疏性在现代信号处理领域起着至关重要的作用。近年来基于信号稀疏性提出一种称为压缩感知或压缩采样的新兴采样理论，成功实现了信号的同时采样与压缩。简单地说，压缩感知理论指出：只要信号是可压缩的或在某个变换域是稀疏的，那么就可以用一个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得高维信号投影到一个低维空间上，然后通过求解一个优化问题就可以从这些少量的投影中以高概率重构出原信号，可以证明这样的投影包含了重构信号的足够信息。在该理论框架下，采样速率不再取决于信号的带宽，而在很大程度上取决于两个基本准则：稀疏性和非相干性，或者稀疏性和等距约束性。事实上，压缩感知理论的某些抽象结论源于Kashin创立的范函分析和逼近论，最近由Candes，Romberg,Tao和Donoho等人构造了具体的算法并且通过研究表明了这一理论的巨大应用前景。目前国内已经有科研单位的学者对其展开研究。如西安电子科技大学课题组基于该理论提出采用超低速率采样检测超宽带回波信号。显然，在压缩感知理论中，图像/信号的采样和压缩同时以低速率进行，使传感器的采样和计算成本大大降低，而信号的恢复过程是一个优化计算的过程．因此，该理论指出了将模拟信号直接采样压缩为数字形式的有效途径。从理论上讲任何信号都具有可压缩性，只要能找到其相应的稀疏表示空间，就可以有效地进行压缩采样。当前，压缩感知理论主要涉及三个核心问题： (1) 具有稀疏表示能力的过完备字典设计； (2) 满足非相干性或等距约束性准则的测量矩阵设计； (3) 快速鲁棒的信号重建算法设计。压缩感知理论必将给信号采样方法带来一次新的革命。这一理论的引人之处还在于它对应用科学的许多领域具有重要的影响，如统计学、信息论、编码等。目前，学者们已经在模拟-信息采样、合成孔径雷达成像、遥感成像、核磁共振成像、深空探测成像、无线传感器网络、信源编码、人脸识别、语音识别、探地雷达成像等诸多领域对压缩感知展开了广泛的应用研究。Rice大学已经成功设计出了一种基于压缩感知的新型单像素相机，在实践中为取代传统相机迈出了实质性的一步。本文围绕稀疏字典设计、测量矩阵设计、重建算法设计三个核心问题，综述了压缩感知理论以及与之相关的信号稀疏变换、观测矩阵设计、重构算法等一系列最新理论成果和应用研究，描述了国内外的研究进展。本文结构安排如下：第2 部分阐述了压缩感知的理论框架；第3 部分系统介绍了压缩感知的三个核心问题，即信号的稀疏表示、信号的观测矩阵、信号重构算法；第4 部分指出压缩感知有待解决的若干关键问题；第5 部分介绍了压缩感知的应用及仿真；第6部分对全文作了总结。

GSM数字移动通信系统语音信源编解码技术

GSM数字移动通信系统语音信源编解码技术王红军1，钟子发1，陈润洁2 （1电子工程学院,安徽合肥230037； 2合肥通用所,安徽合肥230031）摘要：依据GSM协议，介绍了GSM系统所采用的语音信源RPE-LTP(规则码激励长期预测)编码技术，详细阐述了相应的信源解码模型和解码算法，并在工程实现中对算法性能进行了大量的测试，验证了解码模型的可行性和算法的有效性。关键词：GSM；信源编码；信源解码；RPE-LTP 一、引言 GSM(Global System for Mobile Communication)数字移动通信系统中的核心问题是有效性、可靠性和安全性。信源编码解决的是有效性。由于移动通信属于无线通信，在无线通信中有效性的要求更加突出，这是因为无线信道的频率资源是有限的。提高移动通信的有效性可以在不同的层次来实现，本文着重讨论在物理层的实现技术。信源编码是产生信源数据的源头，利用信源的统计特性，解除信源的相关性，去掉信源多余的冗余信息，以达到压缩信源信息率，提高系统有效性的目的。在GSM移动通信系统中，语音信源编码是为了保障语音通信的有效性。本文在完成对语音编解码分析的基础上，工程实现了语音解码技术，技术的突破点就在于解码算法的实际工程应用。二、GSM语音信源编码技术分析［１，２］ GSM数字移动通信系统采用13kbit/s RPE-LTP语音编码技术，包括预处理、线性预测编码（LPC）分析、短时分析滤波、长时预测和规则码激励编码等5个主要部分，如图1所示。

1预处理首先用8k H z采样频率对输入的模拟语音信号进行采样得到离散话语音信号 S 0(n)，滤除S (n)中的直流分量，得到S 0f (n);其次采用一阶有限冲激响应（FIR）滤波器进行高频预加重，得到信号S(n)，加重的目的是加强语音谱中的高频共振峰，使语音短时谱及线性预测LPC分析中余数谱变得更平坦，从而提高谱参数估值的精确性。 2LPC分析将信号S(n)的每160个样点（20ms）分为一帧，每帧计算出8个LPC反射系数r(i),i=1，2，…，8。计算步骤为先计算出9个自相关系数ACF(i)：最后对LAR进行量化得到LAR c ，一方面作为边信息送到解码器,另一方面作为对它解码，恢复出量化后的反射系数r′(i)，以供短时分析滤波时使用。 3短时分析滤波信号S(n)经过格型滤波器，滤除语音信号样点之间的短时相关性，产生短时LP 余量信号d(n)：

语音压缩芯片CT8022的使用方法

语音压缩芯片CT8022的使用方法来源：单片机与嵌入式系统ic网作者：郝绒华郄锦辉等 CT8022是DSPG公司开发的可实现多种压缩算法的专用DSP芯片。它可接受外部串行A ／D提供的64／128kbits／s的8bit A／μ数据或16bit线性数据，并实现全／半双工压缩和解压，以将其压缩为由主机通过命令字决定的格式。可压缩为8．5／6．3／5．3／4．8／4．1kbits／s的数据。当压缩为6．3／5．3kbits／s时，符合ITU－G．723．1标准。C T8022内建有实时回音抵消和自动增益控制电路。当发送端与接收端抽样时钟不同步时，系统可自动添加或删除帧。另外，CT8022还提供了DTMF信号和呼叫继续音的产生和检测功能。可应用于H．323和H．324多媒体可视电话／视频会议等系统，也可用于实现数字数据／语音同传（DSVD）技术。 1 引脚说明 CT8022有128条管脚，分为6类。（1）主机接口引脚 HSTDB0～7：主机数据总线。 HSTAB0～3：主机地址线。其中HSTAB0用来选择16位控制字的高8位或低8位，当为0时选择低8位，为1时选择高8位。 HSTRDN：主机读允许信号。允许主机从由HSTAB1～3译码后所选择的主机接口寄存器中读出数据。 HSTWRN：主机写允许信号。允许主机向由HSTAB1～3译码后所选择的主机接口寄存器中写入数据。 HSTCSN：主机接口选中信号。在对CT8022读写时，该引脚与HSTRDN，HSTWRN和HSTAB 0～3共同作用。当HSTCSN有效时，HSTAB0～3应保持不变。在DMA方式时，此信号应置为无效。

音频解码标准样本

音频编解码标准 PCMU(G.711U) 类型: Audio 制定者: ITU-T 所需频宽: 64Kbps(90.4) 特性: PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量, 可是它们占用的带宽较高, 需要64kbps。优点: 语音质量优缺点: 占用的带宽较高应用领域: voip 版税方式: Free 备注: PCMU and PCMA都能够达到CD音质, 可是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。如果网络带宽比较低, 能够选用低比特速率的编码方法, 如G.723或G.729, 这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质, 可是需要很少的带宽( G723需要5.3/6.3kbps, G729需要8kbps) 。如果带宽足够而且需要更好的语音质量, 就使用PCMU 和 PCMA, 甚至能够使用宽带的编码方法G722(64kbps), 这能够提供有高保真度的音质。 PCMA(G.711A) 类型: Audio 制定者: ITU-T 所需频宽: 64Kbps(90.4) 特性: PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量, 可是它们占用的带宽较高, 需要64kbps。优点: 语音质量优缺点: 占用的带宽较高

应用领域: voip 版税方式: Free 备注: PCMU and PCMA都能够达到CD音质, 可是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。如果网络带宽比较低, 能够选用低比特速率的编码方法, 如G.723或G.729, 这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质, 可是需要很少的带宽( G723需要5.3/6.3kbps, G729需要8kbps) 。如果带宽足够而且需要更好的语音质量, 就使用PCMU 和 PCMA, 甚至能够使用宽带的编码方法G722(64kbps), 这能够提供有高保真度的音质。 ADPCM(自适应差分PCM) 类型: Audio 制定者: ITU-T 所需频宽: 32Kbps 特性: ADPCM(adaptive difference pulse code modulation)综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性, 是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是: ①利用自适应的思想改变量化阶的大小, 即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值, 使用大的量化阶去编码大的差值; ②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值, 使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。优点: 算法复杂度低, 压缩比小( CD音质>400kbps) , 编解码延时最短( 相对其它技术) 缺点: 声音质量一般应用领域: voip 版税方式: Free 备注: ADPCM (ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation), 是一

凌阳音频压缩算法--SPCE061A单片机教材书

第7章凌阳音频压缩算法 7.1 背景介绍 7.1.1 音频的概述（特点、分类）我们所说的音频是指频率在20 Hz～20 kHz的声音信号，分为：波形声音、语音和音乐三种，其中波形声音就是自然界中所有的声音，是声音数字化的基础。语音也可以表示为波形声音，但波形声音表示不出语言、语音学的内涵。语音是对讲话声音的一次抽象。是语言的载体，是人类社会特有的一种信息系统，是社会交际工具的符号。音乐与语音相比更规范一些，是符号化了的声音。但音乐不能对所有的声音进行符号化。乐谱是符号化声音的符号组，表示比单个符号更复杂的声音信息内容。 7.1.2 数字音频的采样和量化将模拟的（连续的）声音波形数字元化（离散化），以便利数字计算机进行处理的过程，主要包括采样和量化两个方面。数字音频的质量取决于：采样频率和量化位数这两个重要参数。此外，声道的数目、相应的音频设备也是影响音频质量的原因。 7.1.3 音频格式的介绍音频文件通常分为两类：声音文件和MIDI文件（1）声音文件：指的是通过声音录入设备录制的原始声音，直接记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大；（2）MIDI文件：它是一种音乐演奏指令序列，相当于乐谱，可以利用声音输出设备或与计算机相连的电子乐器进行演奏，由于不包含声音数据，其文件尺寸较小。 1）声音文件的格式 WAVE文件——*.WAV WAVE文件使用三个参数来表示声音，它们是：采样位数、采样频率和声道数。在计算机中采样位数一般有8位和16位两种，而采样频率一般有11025Hz（11KHz），22050Hz（22KHz）、44100Hz（44KHz）三种。我们以单声道为例，则一般WAVE文件的比特率可达到88K~704Kbps。具体介绍如下：（1） WAVE格式是Microsoft公司开发的一种声音文件格式，它符合RIFF（Resource Interchange File Format）文件规范；

语音处理技术研究【文献综述】

毕业设计文献综述电子信息科学与技术语音处理技术研究【摘要】：语音处理技术是对语音信号进行采集、压缩、滤波、增强等技术的集合定义。该技术是计算机音频系统的核心，在军事、医学、通信等领域都有较为广泛的应用。本文介绍了语音处理技术研究现状及发展前景。通过对三种主要音频滤波技术的对比和研究归纳，总结了每种技术的特点及适用范围，阐述了语音处理技术的发展方向。【关键词】：数字信号处理；语音信号处理；音频滤波一、背景 1.1语音处理技术技术集就是把这种声波信号经语音信号是一种频率变化范围较宽(16～3000 Hz)的机械波。语音采[]1 过麦克风和高频放大器转换成具有一定幅度的模拟量电信号，再经离散化变成数字量，成为计算机理，确定语音信号的采样频率。语音处理技术的研究结果能贮存和处理的信号。根据香农采样定[]2 表明：特定的语音信号是由其过零率、帧能量、频谱构成等多因素决定的。音频是个专业术语，人类能够听到的所有声音都称之为音频。声音是一种模拟信号，它可能包波是语音分析系统中的关键环节，是当今社会前沿技术之一。为了获得更高含各种噪音。音频滤[]3 的音频质量，我们必须对声音中包含的噪声通过某种方法进行滤除，剩下的就是我们所需要的有用信号。这种滤除噪声的方法既为我们今天要讨论的音频滤波技术。 1.2语音处理技术的研究现状语音处理技术在计算机软硬软件的相结合的方式下，通过几十年的探索，其研究和开发正进入一个黄金时代。在世界发达国家制定的高技术发展规划中，语音处理技术的地位十分引人注目。20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理论与算法，如数字滤波器、快速傅里叶变换（FFT）的等语音信号处理的理论与技术基础。随着信息技术的飞速发展，语音信号处理取得了重大进展。术（LPC），并成为进入70年代之后，提出了用于语音信号的信息压缩和特性提取的线性预测技[]4 语音信号处理最强有力的工具。80年代初，一种新的基于聚类分析的高效数据压缩技术—矢量量化型（HMM）描述语音信号过程的产生时80年代（VQ）应用于语音信号处理中，而用隐马尔科夫模[]5 语音信号处理技术的重大发展。近年来人工神经网（ANN）的研究取得了迅速发展，语音信号处理技

基于MATLAB语音信号的A律13折线PCM编解码的设计与分析

Integrated PCM Codec KUL B. OHRI AND MICHAEL J.CALLAHAN, JR., MEMBER,lEEE Abstract–A one-chip PCM codec circuit has been implemented in the CMOS process. The design uses two separate linear digital-to-analog converters, made with charge redistribution techniques. Experimental results show tbe circuit to meet accepted requirements and operate with very low power requirements. SINGLE-CHIP CMOS PCM CODEC THE processing of voice signals in a digital manner is becoming more popular. There are several contending modulation schemes including pulse-width modulation (PWM),pulse-amplitude modulation (PAM), delta modulation, and pulse-code modulation (PCM). A specific PCM approach [1] has become the standard in North America. There are two separate types of applications for this time-division multiplex scheme: transmission and digital voice switching. Transmission involves sending the voice data in digital form from one location to another. Since the transmit and receive circuitry are separated from one another, some sort of synchronization is implied in this scheme. Applications of this type are concentrators and channel banks. Switching involves only the connection of one voice channel to another in a digital mamner. This scheme has the transmit and receive circuitry in close proximity so that clocking and synchronization may be done by one common circuit. Important applications of this type are electronic PABX and digital central offices. In the system defined by [1], the analog input signal is sampled at an 8 kHz rate. Fig. 1 shows a 1 kHz input sampled in this manner. At each of these sampling times, the analog information is converted into an 8-bit digital word that is transmitted in serial format at a 1.544 Mbit/s rate. Fig. 2 shows twenty-four voice channels which are timedivision multiplexed onto one pair of wires. (For simplicity, only simplex operation is shown.) Each channel is first bandlimited to less than 4 kHz by the XMIT tilter, then sampled and converted to a companded digital code. The 8-bit words are transmitted serially to a multiplexer.The bit stream of 1.544 Mbits/s is sent to a demultiplexer where the appropriate A~(lZ=l, 2, “““ 24) channel is connected to the BM(rrz = 1, 2,””” 24) channel. This selection is done by the main computer,