语音压缩编码技术

实验一 语音压缩编码的实现——增量调制

一、 实验目的

（1） 会用MATLAB语言表示基本的信号 （2） 用MATLAB实现语音信号的采集

（3） 理解增量调制（DM）的原理并编程实现编译码

二、 实验原理

1、信号是随时间变化的物理量，它的本质是时间的函数。信号可以分为时间连续信号和时间离散信号。连续信号是指除了若干不连续的时间点外，每个时间点上都有对应的数值的信号。离散信号则是只在某些不连续的点上有信号值，其它的时间点上信号没有定义的一类信号。离散信号一般可以由连续信号经过模数转换而得到。

语音信号是模拟信号，经麦克风输入计算机后，就存为数字信号。

2、增量调制编码基本原理是采用一位二进制数码“1”或“0”来表示信号在抽样时刻的值相对于预测器输出的值是增大还是减小，增大则输出“1”码，减小则输出“0”码。收端译码器每收到一个1码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量化阶，而收到一个0码，译码器的输出相对于前一个时刻的值下降一个量化阶。

增量调制的系统结构框图如课本上图3.3-1所示。在编码端，由前一个输入信号的编码值经解码器解码可得到下一个信号的预测值。输入的模拟音频信号与预测值在比较器上相减，从而得到差值。差值的极性可以是正也

电 子 信 息 与 电 气 工 程 系

设计类型：设计题目：系 别：年级专业：学 号：学生姓名：指导教师：

课程设计报告

工程技术

CDMA通信系统语音转换及压缩编码设计与实现

电子信息与电气工程系

08通信工程（2）班

0805070120/0805070117/0805070112

余凯 文孝天 蒋文君 胡 国 华

2011

年12月3日

《通信技术综合课程设计》任务书

设计 CDMA通信系统语音转换及压缩编码设计设计导师工程技术 胡国华 题目 与实现 类型 姓名 设计一个CDMA通信系统语音转换及压缩编码过程，并测试过程中探测点

图像压缩编码方法综述

【摘要】：图像压缩编码在图像处理中起着至关重要的作用，文章论述了图像压缩的必要性和可行性，介绍了几种常用的几种常用经典图像压缩方法和现代压缩的算法及应用情况。

【关键词】：图像压缩；经典压缩方法；现代压缩算法

1. 图像压缩的必要性和可行性

随着多媒体应用的普及和数字视频技术的发展, 以及网络上图像传输的增多, 对图像的处理变得越来越重要。图像的数字化是必然的趋势, 但是经过数字化的图像所占的数据量相当庞大, 而信道带宽和存储空间的限制又给实际应用带来了很大的困难, 所以图像压缩已成为现代信息社会急待解决的问题。虽然数字图像的数据量极为庞大，但这些数据之间往往是高度相关的。换言之，其中存在着大量的冗余，数字图像压缩技术就是通过有效地消除图像的各种冗余，达到用尽可能少的数据表示和重建原始图像的目的。一个常用的图像压缩系统模型如下：

2. 图像压缩编码的分类

2.1 传统图像压缩编码方法

2.1.1 熵编码

熵编码是纯粹基于信号统计特性的编码技术。它是一种无损编码，解码后能无失真地恢复原图像。其基本原理是给出出现概率大的符号一个短码字，而给出出现概率小的符号一个长码字，从而使得平均码长最短。

① 霍夫曼编码

图像压缩编码实验报告

一、 实验目的

1. 了解有关数字图像压缩的基本概念，了解几种常用的图像压缩编码方式；

2. 进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换（DCT）变换的原理及含义；

3. 掌握编程实现离散余弦变换（DCT）变换及JPEG编码的方法； 4. 对重建图像的质量进行评价。 二、 实验原理

1、图像压缩基本概念及原理

图像压缩主要目的是为了节省存储空间，增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为有损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现方法是对图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类： （1）无损压缩编码种类

哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。 （2）有损压缩编码种类 预测编码，DPCM，运动补偿；

频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码； 空间域方法：统计分块编码； 模型方法：分形编码，模型基编码；

基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化； （3）混合编码

JBIG，H.26

图像压缩编码方法综述

【摘要】：图像压缩编码在图像处理中起着至关重要的作用，文章论述了图像压缩的必要性和可行性，介绍了几种常用的几种常用经典图像压缩方法和现代压缩的算法及应用情况。

【关键词】：图像压缩；经典压缩方法；现代压缩算法

1. 图像压缩的必要性和可行性

随着多媒体应用的普及和数字视频技术的发展, 以及网络上图像传输的增多, 对图像的处理变得越来越重要。图像的数字化是必然的趋势, 但是经过数字化的图像所占的数据量相当庞大, 而信道带宽和存储空间的限制又给实际应用带来了很大的困难, 所以图像压缩已成为现代信息社会急待解决的问题。虽然数字图像的数据量极为庞大，但这些数据之间往往是高度相关的。换言之，其中存在着大量的冗余，数字图像压缩技术就是通过有效地消除图像的各种冗余，达到用尽可能少的数据表示和重建原始图像的目的。一个常用的图像压缩系统模型如下：

2. 图像压缩编码的分类

2.1 传统图像压缩编码方法

2.1.1 熵编码

熵编码是纯粹基于信号统计特性的编码技术。它是一种无损编码，解码后能无失真地恢复原图像。其基本原理是给出出现概率大的符号一个短码字，而给出出现概率小的符号一个长码字，从而使得平均码长最短。

① 霍夫曼编码

附件1： 学 号：

0120818700223

课 程 设 计

题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师

MATLAB课程设计 信息工程学院 通信工程专业 通信0806班

邱 帆 郭志强

2010 年 12 月 15 日

附件2：

课程设计任务书

学生姓名： 邱 帆 专业班级： 通信0806 指导教师： 郭志强 工作单位： 武汉理工大学

题 目: 基于MATLAB图像变换及压缩编码 初始条件：

1) MATLAB2009软件 2) MATLAB图像处理相关书籍 3) 数字信号处理与图像处理基础知识

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写

等具体要求）

1) 读入图像并对图像进行傅利叶变换、小波变换、小波包变换、离散余弦变换、离散

沃尔什变换，二维哈达玛变换。

2) 分别采用小波变换和离散余弦变换对图像进行压缩，并与原图像进行比较。

时间安排：

第12周：安排任务，分组

第13-14周：设计仿真，撰写报告 第15周：完成设计，提交报告，

摘要

摘要

随着科学技术的发展,图像压缩技术越来越引起人们的关注。为此从众多的图像压缩编码标准中选取了基于DCT变换的JPEG图像压缩编码算法进行研究，并通过对比分析各种软件特性选取了MATLAB进行实验仿真。

首先说明了图像压缩在现代通信中的必要性和可行性，然后讲述了MATLAB及其图像处理工具箱的相关知识，并对基于DCT变换的JPEG图像压缩算法进行了详细的研究，重点介绍了JPEG压缩编码的具体过程和方法 ,详细介绍了编码中DCT变换、量化、熵编码和霍夫曼编码等模块的原理和数学推导以及各模块的功能分析。最后应用MATLAB进行了实验仿真并分析结果得出结论。

实验结果表明基于DCT 变换的JPEG 图像压缩方法简单、方便,既能保证有较高的压缩比，又能保证有较好的图像质量，应用MATLAB仿真出来的结果较好的反应了其编码算法原理。

关键词 JPEG图像压缩；DCT；MATLAB；图像处理工具箱

I

目 录

摘要 ..................................................................................................

（2009届）

本科毕业设计（论文）资料

基于小波变换的彩色图像压缩编码 题 目 名 称： 算法的MATLAB实现 学 院（部）： 计算机与通信工程学院 专 业： 通信工程 学 生 姓 名： 李娜 班 级： 通信052班 学号0540820211 指导教师姓名： 刘立 职称 副教授 最终评定成绩：

湖南工业大学教务处

2009届

本科毕业设计（论文）资料

第一部分 毕业论文

（2009届）

本科毕业设计（论文）

基于小波变换的彩色图像压缩编码算法

的MATLAB实现

学 院（部）： 计算机与通信工程学院 专 业： 通信工程 学 生 姓 名： 李娜 班

（2009届）

本科毕业设计（论文）资料

基于小波变换的彩色图像压缩编码 题 目 名 称： 算法的MATLAB实现 学 院（部）： 计算机与通信工程学院 专 业： 通信工程 学 生 姓 名： 李娜 班 级： 通信052班 学号0540820211 指导教师姓名： 刘立 职称 副教授 最终评定成绩：

湖南工业大学教务处

2009届

本科毕业设计（论文）资料

第一部分 毕业论文

（2009届）

本科毕业设计（论文）

基于小波变换的彩色图像压缩编码算法

的MATLAB实现

学 院（部）： 计算机与通信工程学院 专 业： 通信工程 学 生 姓 名： 李娜 班

2000年6月天津通信技术

TIANJINCOMMUNICATIONSTECHNOLOGY

Jun.2000

No.2

第2期

语音编码技术的现状与发展

王少勇

(天津大学

和发展。

关键词:语音编码;;中图分类号文献标识码:A

文章编号:1006-7442(2000)02-0001-04

王秉钧

)

,摘要:介绍了语音压缩编码技术的概念和分类,,讨论了语音压缩编码的现状

近年来,,语音压缩编码技术也正在迅速发展,在移动通信、卫星通信和IP电话通信中得到了广泛的应用。本文即对语音压缩编码技术的现状与发展予以讨论。

特征参量,并由特征参量重建语音信号的一种编码方式。这种方式在提取语音特征参量时,往往会利用某种语音生成模型在幅度谱上逼近原语音,以使重建语音信号有尽可能高的可懂性,即力图保持语音的原意,但重建语音的波形与原语音信号的波形却有相当大的区别。这种方式的特点是编码速率低(1.2kbit/s～2.4kbit/s或更低),但只能达到合成语音的质量(即自然度、讲话者的可识别性都较差的语音),并当码率提高到与波形编码相当时,语音质量也不如波形编码。利用参量编码实现语音通信的设备通常称为声码器,例如通道声码器、共振峰声码器、同态声码器以及广泛应用的线性预测(LPC)声码器等都是