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釋放雙眼，帶上耳機(jī)，聽(tīng)聽(tīng)看~！

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       當(dāng)輸入模擬波形是調(diào)制解調(diào)器信號(hào)、傳真機(jī)信號(hào)或任意語(yǔ)音時(shí)，采用波形編碼的效果最好。波形的形狀越多，變化越?jīng)]規(guī)律，就越有必要在量化噪聲限制范圍內(nèi)盡可能貼切地模擬輸入波形。

       不過(guò)，如果假定輸入波形僅限于人的語(yǔ)音，為了進(jìn)一步降低必需的數(shù)字語(yǔ)音比特率，還能除去更多的冗余嗎？事實(shí)上，在語(yǔ)音中還有許多冗余，根據(jù)這一特性，在語(yǔ)音數(shù)字化過(guò)程中可以使其速率降至2.4kbit/s。
       聲碼器：對(duì)于模擬波形的信源特點(diǎn)人們作出了特定的假設(shè)，這些假定有：人的語(yǔ)音完全由清音和濁音組成，而且濁音和清音都有各自持續(xù)的時(shí)，間；不可能成串地出現(xiàn)許多清音和濁音；濁音中含有被稱作“音程”的重復(fù)，形式，等等。根據(jù)這些假設(shè)，產(chǎn)生了被稱為“源編碼”的語(yǔ)音編碼技術(shù)。

       這些特點(diǎn)使我們能夠?qū)φZ(yǔ)音進(jìn)行預(yù)測(cè)。換句話說(shuō)，如果一個(gè)說(shuō)話人正在發(fā)出濁音，那么他（或她）很快就會(huì)發(fā)出清音。一旦有一個(gè)音程被檢測(cè)出，就有理由預(yù)測(cè)它會(huì)重復(fù)出現(xiàn)三到四次。源編碼或混合編碼的實(shí)質(zhì)就在于對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行預(yù)測(cè)，如今這兩種編碼方法都在VoIP中得到普遍運(yùn)用。采用源編碼或混合編碼的設(shè)備稱作語(yǔ)音編碼器或簡(jiǎn)稱為聲碼器。采用聲碼器這一名詞是為了表明這種方法僅適用于語(yǔ)音的數(shù)字化，要復(fù)制任意的波形，就得采用編碼解碼器。

       在實(shí)踐中，預(yù)測(cè)編碼把語(yǔ)音波形描述為帶有數(shù)個(gè)參數(shù)的模型。人們根據(jù)預(yù)測(cè)編碼的特定規(guī)則設(shè)計(jì)出某種預(yù)測(cè)算法，信源和信宿的語(yǔ)音編碼器都采用這一算法。發(fā)端和收端之間所要傳送的是預(yù)測(cè)波形，與實(shí)際波形不同（不過(guò)有可能出現(xiàn)這種情況：當(dāng)我們以為說(shuō)話人會(huì)停止發(fā)出清音時(shí)，他們不但沒(méi)有停下，反而繼續(xù)發(fā)出清音?。Ｖ灰A(yù)測(cè)器能夠很好地模擬說(shuō)話人的發(fā)音機(jī)制，就可用許多參數(shù)值來(lái)表示這種體現(xiàn)波形差異的信息，從而天大減少發(fā)送語(yǔ)音的比特?cái)?shù)。

       既然源編碼有利于增加網(wǎng)絡(luò)的容量，為什么多年前不使用它呢？這是因?yàn)槁暣a器的成本較高，把它縮減比特長(zhǎng)度的優(yōu)點(diǎn)給抵銷了。波形編碼簡(jiǎn)單而快捷，源編碼卻不然，它必須對(duì)輸入波形進(jìn)行分析，還必須調(diào)整和發(fā)送參數(shù)。預(yù)測(cè)是發(fā)送器和接收器的基礎(chǔ)，它必需連續(xù)地工作并在發(fā)送器和接收器之間保持同步。所有這些需要大容量存儲(chǔ)器，對(duì)聲碼器芯片的處理能力要求很高，而且聲碼器中的軟件相當(dāng)復(fù)雜。

       直到80年代后期，聲碼器技術(shù)一直都很昂貴而且原始。聲碼器產(chǎn)生的聲音盡管清晰可懂，但聽(tīng)起來(lái)卻很機(jī)械化且感覺(jué)是人工合成的。得克薩斯儀器公司的老式“說(shuō)話拼讀”玩具內(nèi)有一個(gè)芯片式的聲碼器，一按按鈕，它就會(huì)把存在存儲(chǔ)器中的比特以語(yǔ)音的形式發(fā)送出來(lái)。但是，除非迫不得以，沒(méi)有人會(huì)愿意在電話中用那種方式交談。

       現(xiàn)有幾種形式的聲碼器，它們都假定語(yǔ)音通過(guò)一個(gè)線性系統(tǒng)（例如，個(gè)輸出等于輸入疊加的系統(tǒng)就是線性系統(tǒng)）產(chǎn)生，且人的聲道正是這樣個(gè)系統(tǒng)。線性系統(tǒng)不時(shí)地受到一系列脈沖的激勵(lì)，它根據(jù)音程來(lái)判斷輸入的聲音是不是語(yǔ)音。

       所有的線性系統(tǒng)都用不同的技術(shù)來(lái)模仿人的聲道及其參數(shù)，所采用技術(shù)的不同形成了不同的聲碼器。但是它們的目的都是產(chǎn)生比特流，使得聲音聽(tīng)起來(lái)與聲源差不多，而不關(guān)心輸出波形與輸入波形到底有幾分相似（這正是聲碼器聽(tīng)起來(lái)很不自然，卻仍舊好懂的原因）。發(fā)送器分析輸入的語(yǔ)，音并決定模型參數(shù)和激勵(lì)，接收器則合成語(yǔ)音。

       聲碼器質(zhì)量不盡如人意是因?yàn)樗玫乃惴ㄐ阅芎?jiǎn)單。所有的聲音不是高幅就是低幅，在兩者之間卻什么也沒(méi)有。更糟的是，人耳對(duì)濁音的音高十分敏感，但是所有的聲碼器的注意力都集中在音程上，且至今也未令人滿意地解決好音程這個(gè)問(wèn)題。聲碼器對(duì)差錯(cuò)很敏感，這些差錯(cuò)是由于聲道模型參數(shù)的計(jì)算問(wèn)題，以及線路上的比特差錯(cuò)而產(chǎn)生的。

       在語(yǔ)音和音樂(lè)合成器中都使用聲碼器，但這里的討論只限于它在電話中的應(yīng)用。關(guān)于聲碼器的構(gòu)思早在1939年就有了，但只是簡(jiǎn)單的通道聲碼器；與此同時(shí)，數(shù)字語(yǔ)音也誕生了。注意到耳朵對(duì)較小的相位失真并不敏感，信道聲碼器把語(yǔ)音分成20ms長(zhǎng)的一些小段，它只關(guān)心各段的幅度大小，最后產(chǎn)生2.4kbit/s的語(yǔ)音。對(duì)這種聲碼器改進(jìn)后形成同型性聲碼器，它把音高信息加入了幅度之中，付出的代價(jià)是把比特率提高到4kbit/so如果芯片處理能力有了質(zhì)的飛躍，還有一種共振峰聲碼器來(lái)處理語(yǔ)音，理論上可以獲得1kbit/s或更低速率的語(yǔ)音。就有如語(yǔ)音的音程一樣，共振峰也是語(yǔ)音的一個(gè)特征。然而，在實(shí)際中難以精確地測(cè)定語(yǔ)音共振峰，這使得共振峰聲碼器很難普及。