pcm编码的编码过程

模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现话音数字化的脉冲编码调制技术。

具体介绍：

1、抽样

抽样是把模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。例如，话音信号带宽被限制在0.3～3.4kHz内，用 8kHz的抽样频率（fs），就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。

2、量化

抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。

为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。这一过程称为量化。

3、编码

量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。

若将有限个 量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋予一个十进制数字代码（例如，赋予样值0的十进制数字代码为0），在码前以“+”、“－”号为前缀，来 区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。

简单高效的数据系统是二进制码系统，因此，应将十 进制数字代码变换成二进制编码。根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，即字长。这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为编码。

扩展资料：

注意：

在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的 WAV文件中均有应用。

因此，PCM约定俗成了无损编码，因为PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM也只能做到最大程度的无限接近。要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数 bps。

一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。

参考资料来源：百度百科--pcm编码

% clc

% clear all

% 产生信号

load handel

x=y(1:20000)%取前20000个采样点

sound(x,Fs)

%PCM编码

x1=x/0.8.*2048

yy=pcm_encode(x1)

figure

subplot(2,1,1)

stem(yy(1:80),'.')

title('PCM编码后的波形')

%加噪声

snr=10

sp=mean(yy.^2)

attn=sp./ 10^(snr/10)

attn = sqrt(attn)

noise=randn(1,length(yy)).*attn

np=mean(noise.^2)

snr1=10*log10(sp/np)

data=yy+noise

% data=yy%不加噪声

subplot(2,1,2)

stem(data(1:80),'.r')

title('PCM加噪声后波形')

%译码

demodata=data>0.5

zz=pcm_decode(demodata,0.8)

figure

subplot(2,1,1)

plot(x)

title('原始语音信号')

subplot(2,1,2)

plot(zz)

title('译码后的语音信号')

sound(zz,Fs)

figure

plot(x,'b')

hold on

plot(zz,'r')

legend('编译码前的语音信号','编译码后的语音信号')

title('编，译码前后的语音信号')

function y = pcm_encode( x )

y=zeros(length(x),8) %存储矩阵（全零）

z=sign(x) %判断x的正负

x=abs(x)%取绝对值

%%段落码判断段区间的取值范围为前开后闭区间

for k=1:length(x)

%符号位的判断

if z(k)>0

y(k,1)=1

elseif z(k)<0

y(k,1)=0

end

if x(k)>128 &x(k)<=2048 %在第五段与第八段之间，段位码第一位都为“1”

y(k,2)=1

end

if (x(k)>32 &x(k)<=128) || (x(k)>512 &x(k)<=2048)

y(k,3)=1 %在第三四七八段内，段位码第二位为“1”

end

if (x(k)>16&x(k)<=32)||(x(k)>64&x(k)<=128)||(x(k)>256&x(k)<=512)||(x(k)>1024&x(k)<=2048)

y(k,4)=1 %在二四六八段内，段位码第三位为“1”

end

end

%段内码判断程序

N=zeros(1,length(x))

for k=1:length(x)

N(k)=y(k,2)*4+y(k,3)*2+y(k,4)+1 %找到x位于第几段

end

a=[0,16,32,64,128,256,512,1024] %量化间隔

b=[1,1,2,4,8,16,32,64]%除以16，得到每段的最小量化间隔

for m=1:length(x)

q=ceil((x(m)-a(N(m)))/b(N(m))) %求出在段内的位置

if q==0

y(m,(5:8))=[0,0,0,0] %如果输入为零则输出“0”

else k=num2str(dec2bin(q-1,4)) %编码段内码为二进制

y(m,5)=str2num(k(1))

y(m,6)=str2num(k(2))

y(m,7)=str2num(k(3))

y(m,8)=str2num(k(4))

end

end

%将N行8列矩阵转换为1行8*N列的矩阵

y=y'

y=reshape(y,1,length(x)*8)

end

function x=pcm_decode(y,max)

%将1行8*N列的矩阵转换为N行8列矩阵

y=reshape(y,8,length(y)/8)

y=y'

%PCM译码

n=size(y,1) %求出输入码组的个数

a=[0,16,32,64,128,256,512,1024] %段落起点值

b=[1,1,2,4,8,16,32,64] %每段的最小量化间隔

for k=1:n

t1=y(k,1)%取符号

t2=y(k,2)*4+y(k,3)*2+y(k,4)+1%判断段落位置

t3=y(k,5)*8+y(k,6)*4+y(k,7)*2+y(k,8) %判断段内位置

if t3==0 %段内码为零时

m(k)=(a(t2)+1+0.5*b(t2))/2048*max

else

m(k)=(a(t2)+b(t2)*t3+0.5*b(t2))/2048*max%还原出量化后的电平值

end

%判断符号位

if t1==0

x(k)=-m(k)

else

x(k)=m(k)

end

end

end

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