Обработка и интерпретация речевого сигнала. Введение

​

​

​

​

​

​

П. А. Холявин

​

p.kholyavin@spbu.ru

​

​

​

05.09.2024

1

Аналого-цифровое преобразование

​

период дискретизации T

F_дискр = 1 / T

отсчёт

уровни квантования

2

Теорема Котельникова

​

Любой сигнал s(t), спектр которого не содержит составляющих с частотами выше некоторого значения f, может быть без потерь представлен в виде дискретного сигнала с частотой дискретизации F >= 2f (частота Найквиста).

3

Типы квантования

​

С нулевой степенью

С ненулевой степенью

4

Шум квантования

​

5

Кодирование речевого сигнала

​

1. Ограничение в частотной области:

​

Телефонная речь – 300-3400 Гц, ЧД = 8 кГц

​

Wideband speech – 50-7000 Гц, ЧД = 16 Кгц

​

HF-аудио – ЧД = 44.1 кГц

6

Цифровые аудиоформаты

​

1. Без сжатия (WAV, AIFF, RAW)

​

• Сжатие без потерь (FLAC, M4A, WMA Lossless)

​

• Сжатие с потерями (MP3, AAC, WMA)

7

Формат .WAV

​

8

Формат .WAV

​

Типичные ЧД WAV:

​

11 025, 22 050, 44 100

8 000, 16 000, 32 000

​

​

Типичные значения количества бит на отсчёт WAV: 8, 16, 24, 48

9

Linear Pulse Code Modulation (PCM)

​

1. Входной сигнал ограничен

​

2. Шаг квантизации постоянен (равномерное квантование)

​

B – количество бит, тогда N = 2^B – количество уровней квантования

Δ – шаг квантования

​

​

​

10

Linear Pulse Code Modulation (PCM)

​

3. Шум квантования:

​

а) является белым

​

б) не коррелирует с сигналом

​

в) равномерно распределён в интервале ( -Δ / 2, Δ / 2)

11

μ-law и A-law PCM

​

μ = 255

​

A = 87.56

12

Адаптивный PCM

​

Шаг квантования пропорционален стандартному отклонению сигнала:

​

​

​

​

Оно меняется медленно, поэтому шаг не нужно передавать с каждым отсчётом.

13

Дифференциальная квантизация (DPCM)

​

Квантуемая величина – разница между отсчётом и его предсказанным значением:

14

Дельта-модуляция

​

15

Адаптивная дельта-модуляция

​

16

Стандарты кодирования

​

17

Спасибо за внимание!

18