2、子带编码原理
(1)子带编码和解码过程
所谓子带编码技术,是将原始信号由时间域转变为频率域,然后将其分割为若干个子频带,并对其分别进行数字编码的技术。它是利用带通滤波器(BPF)组把原始信号分割为若干(例如m个)子频带(简称子带)。见图2.3.1。将各子带通过等效于单边带调幅的调制特性,将各子带搬移到零频率附近,分别经过BPF(共m个)之后,再以规定的速率(奈奎斯特速率)对各子带输出信号进行取样,并对取样数值进行通常的数字编码,其设置m路数字编码器。将各路数字编码信号送到多路复用器,最后输出子带编码数据流。
在接收端实现发送端的逆过程。输入子带编码数据流,将各子带信号分别送到相应的数字解码电路(共m个)进行数字解调,经过诸路低通滤波器(m路),并重新解调,可把各子带频域恢复为当初原始信号的分布状态。最后,将各路子带输出信号送到同步相加器,经过相加恢复为原始信号,该恢复的信号与原始信号十分相似。
(2)子带编码的应用
子带编码技术具有突出的优点。首先,声音频谱各频率分量的幅度值各不相同,若对不同子带分配以合适的比例系数,可以更合理地分别控制各子带的量化电平数目和相应的重建误差,使码率更精确地与各子带的信号源特性相匹配。通常,在低频基音附近,采用较大的比特数目来表示取样值,而在高频段则可分配以较小的编码比特。其次,通过合理分配不同子带的比特数,可控制总的重建误差频谱形状,通过与声学心理模型相结合,可将噪声频谱按人耳主观噪声感知特性来形成。于是,利用人耳听觉掩蔽效应可节省大量比特数。
在采用子带编码时,利用了听觉的掩蔽效应进行处理。它对一些子带信号予以删除或大量减少比特数目,可明显压缩传输数据总量。比如,不存在信号频率分量的子带,被噪声掩蔽的信号频率的子带,被邻近强信号掩蔽的信号频率分量子带等,都可进行删除处理。另外,全系统的传输信息量与信号的频带范围、动态范围等均有关系,而动态范围则决定于量化比特数,若对信号引入合理的比特数,可使不同子带内按需要给以不同的比特数,也可压缩其信息量。
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