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基于多带激励的低速率语音编码的研究

作　者: 黄姗姗
导　师: 许钢
学　校: 安徽工程大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 低速率语音编码多带激励 INMARSAT-M 基音跟踪自适应谱增强 Matlab
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

低速率语音编码是当今语音编码的主流发展趋势,现代通信技术发展迅速竞争激烈,如何有效地经济地利用信道,理所应当地成为重点研究对象,低速率语音编码技术是话音通信中无法或缺的一个研究方向。多带激励语音编解码器是低速率语音编码的一个分支,也是研究的热点,在通信系统中已有一些应用。从MBE(Multi-band Excitation,多带激励)语音模型出发,与传统线性预测语音编码器比较,多带激励语音编码器在激励表示方面更加精确,比较符合实际语音的特性,合成的语音自然度较高。多带激励语音编码器把一帧语音的短时谱表达成系统谱与激励谱相乘,对应于基音频率的倍数,把激励谱划分成不同的谐波子带,每个谐波都要判决是清音还是浊音,用白噪声谱代替清音带的激励谱,用周期信号代替浊音带的激励谱,所有带的激励谱加在一起得到完整的激励谱。基于INMARSAT-M IMBE声码器模型,进行语音分析。INMARSAT-M IMBE声码器是在语音MBE模型基础上的一种改进算法,该算法在基音估计、谐波带的清／浊音判决以及谱包络参数的编码方面均具有独到之处。为了减少运算量,提升基音检测的实时性,提出改进的基音跟踪算法,将传统的基音跟踪算法改进为前后向各跟踪一帧。仿真实验表明,改进算法与传统算法对基音跟踪均取得了良好的效果,但是新算法计算量大幅度减少,执行速度明显提升。文中对INMARSAT-MIMBE模型分析算法的一些关键步骤进行了详细说明,并附上部分代码进行了分析。在语音分析研究的基础之上,进行语音合成。语音合成分为清音成分合成和浊音成分合成,然后将两部分叠加得到完整的语音。本文将自适应谱增强技术应用在多带激励语音编码中,提升了合成语音的清晰度,改善了合成语音的质量。仿真实验表明,自适应谱增强技术使合成语音的基频和二次谐波的谱幅度明显提升,有效地增强了合成语音的清晰度。以Matlab为仿真平台,对所采集的原始语音信号进行参数提取与语音合成,实现了整个过程,绘出原始语音与合成语音的波形图,再对比出无自适应谱增强滤波器算法的合成语音和用自适应谱增强滤波器算法的合成语音,得到了满意的结果。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-20
  1.1 语音编码概述  12-16
    1.1.1 语音编码的概念和其发展  12
    1.1.2 对语音编码的几条要求  12-13
    1.1.3 语音编码系统的构成  13-14
    1.1.4 语音编码的分类  14-15
    1.1.5 语音编码器的基本属性  15-16
  1.2 课题选择的目的与意义  16-17
    1.2.1 选题的目的  16
    1.2.2 选题的意义  16-17
  1.3 国内外研究现状分析  17-19
  1.4 本文研究内容的结构与安排  19
  1.5 本章小结  19-20
第2章多带激励声码器  20-28
  2.1 LPC与MBE优缺点比较  20-21
  2.2 多带激励语音模型  21-24
    2.2.1 某个子频带内的MBE语音生成模型  21-22
    2.2.2 MBE语音编、解码模型  22-24
  2.3 多带激励语音频域分析  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 INMARSAT-MIMBE模型分析算法  28-61
  3.1 高、低通滤波  29-31
    3.1.1 高通滤波器  29
    3.1.2 低通滤波器  29-31
  3.2 加窗  31-33
    3.2.1 归一化窗函数  31-32
    3.2.2 基音粗估窗  32
    3.2.3 基音精估窗  32-33
    3.2.4 清/浊音判决窗  33
    3.2.5 三个窗的关系  33
  3.3 分帧  33-35
  3.4 基音估计  35-52
    3.4.1 基音的初始估计  36-47
    3.4.2 基音的精细估计  47-52
  3.5 V/U判决  52-58
  3.6 各次谐波谱幅度  58-60
  3.7 线性预测分析(LPA)  60
  3.8 本章小结  60-61
第4章多带激励语音合成  61-73
  4.1 清音成分的合成  62-65
  4.2 浊音成分的合成  65-70
  4.3 重建语音的产生  70
  4.4 自适应谱增强技术  70-72
  4.5 本章小结  72-73
第5章结果分析与进一步工作  73-76
  5.1 结果分析  73-75
  5.2 进一步工作  75-76
参考文献  76-79
攻读学位期间发表的学术论文目录  79-80
致谢  80

基于多带激励的低速率语音编码的研究

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