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4kb/s代数码本激励线性预测语音编码的算法研究

作　者: 巫洪伟
导　师: 和应民
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 语音编码 码激励线性预测 编码速率 脉冲散布 代数码本
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着通信技术以及互联网语音实时传输技术的迅速发展，对语音的传输速率和存储容量都提出了很高的要求，解决这些问题的主要途径之一就是语音编码。码本激励线性预测(CELP)是国际公认的中速率下最成功语音编码算法，CELP算法能够提供中速率高质量的合成语音，但是当编码速率降至4kb／s以下时语音质量明显下降。为了提高量化效率，必须增加激励矢量的长度，这时还用很少的符号脉冲来描述激励信号就会导致语音质量的急剧下降，这也就是传统的CELP算法在4kb／s编码速率以下质量难以提高的根本原因。为此本文主要致力于研究在较少比特情况下优化代数码本激励，在G．729算法的基础上，以20ms为一语音帧进行编解码，使传输速率降为G．729语音编码算法的一半，从而提出了一种具有较短延时和较低运算量的4kb／s脉冲散布代数码本激励线性预测算法。首先，根据G．729算法的固定码本代数结构，设计了一种新的固定码书的代数结构，以降低算法的复杂度。然后，引进脉冲散布技术，对固定码本矢量进行散布处理，设计截止频率为3400Hz的有限冲击响应(FIR)低通滤波器实现脉冲散布技术。本文最后在MATLAB编程环境下仿真算法的性能，仿真结果表明经过解码后的语音信号输出的波形与原始语音信号的输入波形很相似，只是在能量较小的清音段合成语音波形有相对较大的幅度以及有一定的时延，从而验证了算法的技术性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 语音编码技术  11-15
    1.2.1 语音编码技术分类  11-12
    1.2.2 语音编码技术的发展现状  12-13
    1.2.3 语音编码器的性能指标  13-14
    1.2.4 语音编码标准  14-15
  1.3 论文的主要研究内容及章节安排  15-17
第2章 语音信号的产生模型  17-23
  2.1 语音的发音机理及语音感知  17-18
  2.2 语音信号模型  18-22
    2.2.1 激励模型  18-20
    2.2.2 辐射模型  20
    2.2.3 声道模型  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 语音信号的分析  23-37
  3.1 语音信号的短时分析  23-26
    3.1.1 语音信号的短时能量、短时平均幅度和短时过零率  23-24
    3.1.2 语音信号的短时自关函数和短时频谱  24-26
  3.2 短时基音周期估计  26-28
    3.2.1 基于求短时自关函数的基音周期估计  26-27
    3.2.2 基于短时AMDF的基音周期估计  27-28
  3.3 语音信号同态处理  28-29
  3.4 语音信号线性预测分析  29-36
    3.4.1 线性预测分析的基本原理  30-33
    3.4.2 自相关法  33-35
    3.4.3 基于杜宾递推算法的自相关计算  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 码激励线性预测语音编码(CELP)算法  37-52
  4.1 语音编码概述  37-38
  4.2 码激励线性预测语音编码模型  38-42
  4.3 激励参数的优化原理  42-47
    4.3.1 两级码书结构的CELP编码器  42-45
    4.3.2 激励码书的联合优化和分级优化  45-47
  4.4 整数延时自适应码书的搜索  47-49
  4.5 代数码书搜索算法  49-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章 4kb/s脉冲散布码本激励线性预测编码  52-70
  5.1 编码器和解码器原理  52-55
    5.1.1 编码器工作原理  52-54
    5.1.2 解码器工作原理  54-55
    5.1.3 编码算法流程图  55
  5.2 编码算法  55-63
    5.2.1 预处理  55
    5.2.2 加窗自相关及杜宾递推计算  55-57
    5.2.3 LP系数的转换及内插  57-59
    5.2.4 感觉加权滤波器及目标信号的计算  59-60
    5.2.5 自适应码书的搜索  60-61
    5.2.6 固定码书的搜索  61-63
    5.2.7 传输参数的比特分配  63
  5.3 解码算法  63-67
    5.3.1 语音重建的计算  64
    5.3.2 后处理  64-67
  5.4 算法仿真  67-69
  5.5 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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