语音编码解析：增量调制DM在波形编码中的应用

"增量调制(DM)是语音编码中的一个波形编码技术，它主要用于数字传输和存储语音信号，以实现高效的压缩和传输。在增量调制的结构中，输入样本`s(k)`首先通过预测器生成预测样本值`se(k)`。预测器试图估计下一个样本的值，以减少需要传输的信息量。预测后的差值`d(k)=s(k)-se(k)`被量化器处理，转化为离散的量化差值`I(k)`。这个量化差值随后被编码并发送，接收端接收到编码信息后，通过解码和反量化恢复差值`d(k)`，再结合预测样本值`se(k)`重构出重建样本值`sr(k)`，从而得到近似的原始语音波形。 语音编码通常分为三类：波形编码、参数编码和混合编码。波形编码，如增量调制(DM)、脉冲编码调制(PCM)、自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)和自适应差分脉冲幅度调制(ADM)，其主要目标是尽可能保持原始语音的波形形状，但编码速率较高，因此需要较大的带宽。参数编码，如线性预测编码(LPC)，则侧重于提取语音信号的特征参数进行编码，以降低速率，牺牲部分音质。混合编码，如规则码激励长时预测编码(RPE-LPT)，结合了波形编码和参数编码的优点，能够在较低的速率下提供较好的语音质量。 编码速率，通常以比特每秒(bps)表示，直接影响到编码的效率和所需带宽。例如，当采用8kHz采样频率，每个采样值用8比特编码时，编码速率为64kb/s。不同的编码方法有不同的编码速率需求，波形编码通常需要较高的速率以保持高音质，而参数编码则能在低速率下维持语音的基本可懂度。 在实际应用中，如IP电话，语音信号经过模数转换和压缩编码，然后进行IP封装，通过网络传输。接收端接收到数据后，先进行IP解包，再解码和数模转换，最后由播放器播放。这种过程中，语音编码扮演着关键角色，因为它决定了语音信号的传输质量和效率。编码的重要性在于，它能在保证语音通信可接受性的前提下，最大程度地减少数据量，节省宝贵的传输资源。"