语音编码技术：波形、参数与混合编码解析

"语音编码是将模拟语音信号转化为数字信号的过程，主要分为波形编码、参数编码和混合编码三类。编码的重要性和压缩率对于语音通信技术的发展至关重要，特别是随着IP电话等应用的普及。编码速率用比特每秒（bps）衡量，影响着传输带宽和信道效率。波形编码保持原始语音的波形形状，但编码速率高；参数编码通过特征参数提取，编码速率低但语音质量可能下降；混合编码结合两者优点，能在较低速率下实现较高质量的语音合成。标准化的语音编码在数字传输、存储和译码过程中扮演关键角色。信噪比是衡量波形失真的一个指标，而频谱和谱包络失真是评估语音质量的客观方法。" 在语音编码中，波形失真度通常通过信噪比来度量，这是一个反映信号质量和纯净度的指标。信噪比越高，表示语音信号中的有用信息相对于噪声的比例越大，语音质量越好。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，然后在网络中以IP包的形式传输，到达接收端后进行解码和数模转换，最终播放。这个过程中，编码速率（信息容量）是一个关键因素，它决定了所需的带宽和传输效率。 波形编码，如脉冲编码调制（PCM）、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）和自适应差动脉冲编码（ADM），旨在尽可能地保留原始语音的波形细节，因此编码速率较高，通常在64kb/s到16kb/s之间，能提供优秀的语音质量，但占用的带宽也较大。 参数编码，如线性预测编码（LPC），则是基于语音产生的数学模型，仅编码特征参数，以较低的编码速率（2.4kb/s至1.2kb/s）重建语音，虽然自然度和波形保真度较低，但对带宽的需求较小，适合于有限带宽的通信系统。 混合编码，如规则码激励长时预测编码（RPE-LPT），在保持较低编码速率的同时，结合了波形和参数编码的优点，能够在保证可懂度的同时提供较好的语音质量，是许多高效语音编码标准的选择。 除了编码类型，频谱失真和谱包络失真是客观评价语音编码效果的两个重要方面。频谱失真关注的是编码后的语音信号与原始信号在频率域上的匹配程度，而谱包络失真则关注语音信号能量分布的相似性。这些测量方法有助于评估编码算法对语音质量的影响，从而优化编码方案。