子帶編碼

子帶編碼（Subband Coding）簡稱SBC，是一種以信號頻譜為依據的編碼方法，即將信號分解成不同頻帶分量來去除信號相關性，再將分量分別進行取樣、量化、編碼，從而得到一組互不相關的碼字合併在一起後進行傳輸。

基本介紹

• 中文名：子帶編碼
• 外文名：Sub-band Coding

工作原理

先通過一組帶通濾波器將輸入信號分成若干個在不同頻段上的子帶信號，然後將這些信號經過頻率搬移轉變成基帶信號，再對它們分別取樣。取樣後的信號經過量化、編碼，併合成一個總的碼流傳送給接收端。在接收端，首先把碼流分成與原來的各子帶信號相對應的子帶碼流，然後解碼、將頻譜搬至原來的位置，最後經帶通濾波、相加得到重建的信號。

優點

1. 可以利用人耳（或人眼）對不同頻率信號的感知靈敏度不同的特性，在人的聽覺（或視覺）不敏感的部位採用較粗糙的量化，在敏感部位採用較細的量化，以獲得更好的主觀聽覺（視覺）效果。例如，語音的基音和共振峰主要集中在低頻段，因此可分配較多的比特來表示其樣值；而對出現摩擦音和類似摩擦噪聲的高頻段可以分配較少的比特，從而可以充分地壓縮語音數據。
2. 各子帶的量化噪聲都束縛在本子帶內，這樣就可以避免能量較小的頻帶內的信號被其它頻段中的量化噪聲所掩蓋。

整數子帶濾波器

在子帶編碼中，若各子帶頻寬 相等，則稱為等頻寬子帶編碼；若 互不相等，則稱為變頻寬子帶編碼。

如果各子帶的下截止頻率恰好是該子帶頻寬的整數倍，那么可不必將帶通信號搬移到基帶上，直接以2 為取樣頻率對子帶信號取樣，而不會產生混疊失真。滿足此條件的子帶濾波器組稱為整數子帶濾波器。

存在的問題

濾波器的具體實現不可能是理想的帶通，其幅度影響不可避免地帶有有限的滾降。因此在劃分子帶時，只能使子帶間有交疊或者使子帶間有一定的間隙。前者若按奈氏頻率取樣將會產生混疊失真，而後者使原有的部分頻帶經濾波而損失掉，重建的信號會有失真。針對這個問題的解決方法有正交鏡像濾波法和時域混疊消除法。

正交鏡像濾波法

正交鏡像子帶編碼、解碼系統使用正交鏡像濾波器組（Quadrature Mirror Filter Banks），其幅頻特性如圖。

每兩個正交鏡象濾波器上、下兩個子帶幅頻特性關於交點頻率坐標 鏡象對稱，並有交疊區。

由於系統的輸入是在奈氏頻率上對信號抽樣所得到的離散序列，因此2：1抽取後，下子帶大於 部分會以 為軸摺疊到上子帶中，上子帶小於 部分會以 為軸摺疊到下子帶中。當正交鏡象濾波器係數滿足一定的條件，混疊可以消除。對於偶數抽頭係數FIR濾波器，這些條件是：

(1) (n=0,1, …，N-1)

(2) (n=0,1, …，N-1)

(3) (n=0,1, …，N-1)

(4)

其中 和 分別為編碼器中上子帶和下子帶濾波器的衝激回響，而 和 分別為解碼器中上子帶和下子帶濾波器的衝激回響。

條件（4）要求濾波器組具有全通網路幅頻特性。如果信道無誤碼，並且量化噪聲忽略不計，那么可以證明當以上條件都滿足時，混疊項可以消除。除了N=2和N接近於無窮大的情況以外，滿足條件（1）的鏡像濾波器不能滿足條件（4），但是通過謹慎地選擇N的大小，可以極其接近（4）式要求。

時域混疊消除法

時域混疊消除法（Time Domain Alias Cancellation），簡稱TDAC。它與正交鏡像濾波法之間具有對偶性，正交鏡像濾波在頻域內抵消混疊失真，時域混疊消除法則在時間域內抵消混疊失真。