基于碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)的低速率語音編碼算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).pdf

1、語音是人類交流信息最自然、最有效、最方便的手段，因此大多數(shù)通信系統(tǒng)都要包含語音傳輸?shù)墓δ?。近幾十年來，隨著信息社會(huì)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量呈幾何倍數(shù)的增長，頻率資源因此也變得愈發(fā)重要。但是，如何在盡可能低的編碼速率上更加有效的對(duì)語音信息進(jìn)行編碼傳輸，同時(shí)獲得更好的語音質(zhì)量，長期以來沒能得到很好的解決。
　　碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)編碼算法具有高質(zhì)量的合成語音及優(yōu)良的抗噪聲和多次轉(zhuǎn)接性能，如果能夠在保證合成語音質(zhì)量的

2、前提下，進(jìn)一步降低其編碼速率，在實(shí)際應(yīng)用中必然有很大的價(jià)值，因此對(duì)CELP算法的研究工作是十分有意義的。
　　本文圍繞如何在保證語音質(zhì)量基本不變的情況下進(jìn)一步降低CELP的編碼速率而展開，并在美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FED-STD-1016算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的研究和實(shí)驗(yàn)。最終，提出了一種降低編碼速率的方案，并進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。本文所取得的研究成果有：
　　1.研究幀長和子幀數(shù)的改變對(duì)于合成語音質(zhì)量的影響。首先，通過理論上的分析，論證了幀

3、長和子幀數(shù)的改變可以調(diào)整語音編碼速率。接著，通過大量的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該方案的正確性。最后，在FED-STD-1016算法的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)通過幀長和子幀數(shù)的改變來調(diào)整編碼速率的方案。測(cè)試結(jié)果表明，合成語音比較清晰、自然，驗(yàn)證了算法的可行性。
　　2.改進(jìn)LSF參數(shù)的量化方式。美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)的FED-STD-1016算法對(duì)線性預(yù)測(cè)的10個(gè)LSF參數(shù)采用獨(dú)立、非均勻的標(biāo)量量化方式，總共用34個(gè)比特進(jìn)行編碼傳輸，約占了總編碼比特?cái)?shù)的1/4，所占用

4、的比特?cái)?shù)較多。本文采用矢量量化方式對(duì)LSF參數(shù)進(jìn)行量化編碼，可以用十幾個(gè)比特來表征LSF參數(shù)，節(jié)約了編碼所需的比特?cái)?shù)，從而降低編碼速率，提高算法的運(yùn)行效率。
　　3.完成低速率語音編碼方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。完整的低速率語音編碼方案，結(jié)合了幀長和子幀數(shù)的改變以及改進(jìn)LSF參數(shù)的量化方式。通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整幀長和子幀數(shù)，同時(shí)對(duì)LSF參數(shù)分配合理的量化比特?cái)?shù)，可以實(shí)現(xiàn)多種編碼速率方案。本文實(shí)現(xiàn)的編碼速率有：4kb/s，3.6kb/s和3.2kb

5、/s。經(jīng)過客觀測(cè)試和主觀試聽，三種速率下的合成語音均具有良好的可懂度和自然度，語音質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
　　4.算法的定點(diǎn)化。算法的仿真是用浮點(diǎn)程序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，但算法最終需要應(yīng)用到實(shí)際中去，因此需要對(duì)算法進(jìn)行定點(diǎn)化，為后續(xù)的DSP平臺(tái)移植工作做好準(zhǔn)備。本文實(shí)現(xiàn)了算法的定點(diǎn)化。在定點(diǎn)化過程中，本文對(duì)原始的算法進(jìn)行了一些優(yōu)化和改進(jìn)，進(jìn)一步提升了算法的運(yùn)行效率。最后，將定點(diǎn)化程序的結(jié)果與浮點(diǎn)程序的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，一方面對(duì)定點(diǎn)化的正確性