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音频编码技术研究的背景目的意义及国内外现状

1研究背景

2研究的目的

3国内外研究现状

1研究背景

随着计算机技术、网络技术和通信技术的飞速发展，人类社会已经进入了数

字化时代。由于数字信号具有易于存储和远距离传输、没有累积失真、存储的信

息可高品质地还原等特点，他已被应用在人们日常生活的许多方面。但是，它也

有其不足：一些重要的信号，如语音、音乐、影视的数字化版本，其数据量巨大，

传输和存储的成本较高。而且，随着新技术和新应用的不断出现，还有可能出现

数码率更高的信源。这些数据的传输和存储便是一个困难的问题，而编码技术正

是针对这一问题而提出的解决办法。在这些应用中，“音频编码技术”作为其中的

关键技术之一起到了极大的推动作用。

2研究的目的

数字信号处理技术（DigitalSignalProcessing）是一门涉及多门学科且

应用广泛的新兴学科。自20世纪60年代以来，随着计算机技术和信息技术的飞

速发展，数字处理应运而生，并得到迅速的发展。虽然，数字信号处理系统的核

心可以采用一般通用的微处理器，也可以在个人计算机中完成。但是，基于对复

杂计算效率、精确性与实时性的需求，逐渐有更多的系统采用专用的数字信号处

理器（DigitalSignalProcessor）来承担计算任务。自1981年第一块专用的

数字信号处理芯片的诞生，数字信号处理技术已经在通信等领域得到了广泛的应

用。如G.711、G.722、G.723.1、G.728、G.729等，目前均有相应的芯片支持。

随着网络技术与多媒体技术的发展，计算机网络已逐渐演变成丰富多彩的多

媒体信息网。在多媒体信息的网络应用中，语音编码技术成为其关键技术之一。

语音通信中信息量越来越大，为了节约带宽和更有利于传输，我们就必须得研究

语音编码的相关知识。语音编码大都资料量大，传输速率要求较高。由此诞生了

许多种语音压缩处理的方法。ITU-T也在此基础之上提出了关于低速率语音编码

的解决方案。同时经过这几十年的发展，数字信号处理已经形成了比较完备的理

论体系，主要内容如下：

①离散信号的分析（时、频分析;多种变换技术，信号特征的描述）；

②离散系统地分析（系统地描述，系统的单位抽样响应；转移函数及频率特

性等）；

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③信号的采集（A/D技术；抽样定理；多抽定理；量化噪声分析等）

④滤波技术（各种数字滤波起的设计与实现）；

⑤信号处理中的快速算法（快速傅立叶变换；快速卷积等）；

⑥信号的估值（各种估值理论；相关函数和功率谱的估计等）；

⑦信号的建模（最常用的是AR，MR，ARMA，PAONY等各种模型）；

⑧信号处理中的特殊算法（如抽取，插值，奇异值分解，反卷积，信号重建

等）。

DSP（DigitalSignalProcessor）作为专用于数字信号处理的处理器，由

于自身结构等多方面的因素，在进行信号处理时具有较高的实时性，较高的精度。

而且当使用软、硬结合的方式对DSP进行编程实现信号处理又有着比较高的处理

精度，很高的灵活性和性价比。虽然，数字信号处理系统的核心可以采用一般通

用的微处理器，也可以在个人计算机中完成。但是，基于对复杂计算效率、精确

性与实时性的需求，逐渐有更多的系统采用专用的数字信号处理器（Digital

SignalProcessor,DSP）来承担计算任务。DSP处理器专用于数字信号处理，拥

有极佳的运算性能，用它实现音频编码在灵活性，可升级性以及性价比上比专用

芯片都具备一定的优势。

当前，利用DSP处理器来实现数字信号处理已成为一种潮流，而音频编码技

术在网络应用中也是一项极为关键的技术。在国外，已有专门的关于音频编码的

DSP编码译码器出现，但无法了解其关键技术细节。在国内，有少量产品使用到

DSP音频编码技术，但尚无成型的具备自主知识产权的DSP音频编码译码器可以

提供，更谈不上对其关键技术细节的研究。为此，有必要研究音频编码及其DSP

实现，其目的有三：

①掌握音频编码协议，了解其核心思想，为视频编码及其它网络应用技术

作知识准备，以便从事网络应用技术方面的科学研究；

②掌握