第六章 低速率语音编码技术.pdf

中国科技论文在线 低速率语音编码技术 铁莹，李绍胜 北京邮电大学信息与通信工程学院，北京（100876 ） E-mail:tieying5566@126.com 摘 要：本文介绍了语音压缩编码技术的四种常用的编码体制。首先通过分析当前语音编码 的现状，提出了低速率语音混合编码是现代语音编码研究的热点。然后介绍了各种编码体制 的编码流程，传输的参数和各种编码算法的优点，着重讲述了CELP 和MELP 的编码原理。 最后根据各种编码体制的优缺点，提出了语音编码的发展方向。 关键词：语音编码；滤波器；线性预测；编码器 中图分类号：TN912.3 1 引言 随着通信网络用户数量的增加、网络业务综合化、多样化、网络带宽与系统容量、服务 质量的矛盾日益突出，传统的64kbit/s 的PCM 语音压缩编码已不用满足不断变得拥挤的信 道的要求。因此，如何使语音在不损失质量的情况下尽可能降低码率是当前研究的热点。语 音压缩编码的发展，一直是在用尽可能低的数码率获得尽可能好的合成语音质量的矛盾中发 展。数码率实质上反映的是频带宽度，降低数码率实质上是压缩频带宽度[1] 。当然随着数码 率的降低，相应的算法延迟时间和计算复杂度也要增加。现在语音编码技术很多，为了更好 的掌握编码技术，本文简要的介绍了几种常用的低速率编码技术。 2 低速率语音编码的发展状况 现代通信网的目标就是用最小的系统开销、最准确可靠地传输地用户信息。而现在通信 系统的带宽和系统容量、传输的有效性和可靠性的矛盾，因此对语音进行压缩是提高通信容 量的有效措施。目前对语音压缩编码技术的研究主要集中在低速率编码上，而低速率编码的 研究目标是在节省信道带宽的同时保证语音的质量，研究重点是混合编码[2] 。现在以混合编 码技术为基础的压缩编码方案包括：多脉冲线性激励预测编码（Multi-Pulse Linear Predictive Coding，MP-LPC ），欧洲GSM 中的规则脉冲激励预测编码(Regular-Pulse Excitation Coding， RPE-LPC) ，码激励线性预测编码（Code Excited Linear Coding，CELP ），多带激励语音编码 （Multi-Band Excitation，MBE ）和混合激励线性预测编码（Mixed Excitation Linear Prediction， MELP ）等。这些编码的理论方法和技术实现己经成熟并实用化，而且在继续进行更深入的 研究。 3 低速率编码的算法体制 3.1 码激励线性预测（CELP ） 码激励线性预测CELP(Code Exited linear prediction)编码技术是一种有效的中低速率语 音压缩编码技术。 CELP 以高质量的合成语音及优良的抗噪声和多次转接性能，在 4.8-16kbps 上得到广泛的应用[3] 。 -1- 中国科技论文在线 图1.CELP 编码原理框图 图1 为CELP 编码示意图。其中阴影部分是一个完整的CELP 解码器。线性预测滤波器 的输出s^(n)是对输入语音s(n)的逼近。为了最佳匹配原始语音，CELP 编码模型需要频繁地 修正时变滤波器参数和激励参数。滤波器系数以帧为单位从输入语音中提取，帧长通常取 10~30ms。滤波器输入的激励信号由两部分构成：自适应激励和随机激励。前者是用来逼近 语音信号的长时周期性即浊音部分，通过一个不断更新的码本获取。后者是用来逼近语音信 号的短时相关性即清音部分，从一个固定的码本中获取。分别从两个码本中有哪些信誉好的足球投注网站出最佳的码 书，然后乘以各自的增益，其和U+V 就是线性预测滤波器的总激励信号。将此激励信号输 入到P 阶综合滤波器1/A(Z),得到合成语音s^(n) 。s^(n)与输入语音s(n)的差值经过感知加权 滤波器W(Z)后，得到感知加权误差信号e(n) 。有哪些信誉好的足球投注网站自适应码本和随机码本的准则就是使e(n) 的均方误差