基于超幀機(jī)制的極低速率語(yǔ)音編碼方法的研究.pdf

1、隨著數(shù)字通信理論和技術(shù)的發(fā)展，極低速率語(yǔ)音編碼技術(shù)因?yàn)槠浜芨叩男诺蕾Y源利用率和極低的編碼速率，逐漸在網(wǎng)絡(luò)通信、軍事通信、短波與超短波通信、保密通信和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
　　當(dāng)前主流的低速率語(yǔ)音編碼算法主要有碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP，Code Excited Linear Prediction)、二元激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（如LPC-10，Linear Predictive Coding-10）、多帶激勵(lì)模型(MBE，Mul

2、ti-Band Excitation)、正弦變換編碼(STC， Sinusoidal Transform Coding)、波形插值編碼(WI，Waveform Interpolation)、混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)模型(MELP，Mixed-Excitation Linear Prediction)等?；旌霞?lì)線性預(yù)測(cè)模型(MELP)基于二元激勵(lì)LPC算法，采用多帶混合激勵(lì)、非周期脈沖、自適應(yīng)譜增強(qiáng)、脈沖離散濾波和殘差諧波處理等5項(xiàng)新技術(shù)，使合

3、成的語(yǔ)音更加自然，碼率更低，并且具有良好的抗誤碼特性。而增強(qiáng)型混和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(MELPe，Enhanced Mixed-Excitation Linear Prediction)是在MELP的基礎(chǔ)上引入超幀機(jī)制，加入噪聲預(yù)處理和后置濾波，改進(jìn)諧波合成方法，降低碼率至1.2kbit/s，同時(shí)提高了合成語(yǔ)音的質(zhì)量，在各種環(huán)境下比其他算法具有更好的優(yōu)越性和兼容性。
　　因此，本文選取MELPe算法為基礎(chǔ)算法，主要完成了以下工作:

4、>　　(1)深入研究和分析了噪聲預(yù)處理算法和基音周期、子帶聲音強(qiáng)度、增益、線譜對(duì)參數(shù)、傅里葉級(jí)數(shù)幅度和非周期性標(biāo)志等參數(shù)特征，同時(shí)研究了諧波合成（生成混合激勵(lì)）算法和后置濾波算法。
　　(2)提出了一種基于超幀機(jī)制的極低速率語(yǔ)音編碼算法，其中包括改進(jìn)了噪聲預(yù)處理中的先驗(yàn)信噪比估計(jì)算法，把基于軟判決方案的預(yù)測(cè)估計(jì)算法和直接判決估計(jì)算法結(jié)合起來(lái)使用，能夠更靈活的控制殘余噪聲，同時(shí)還增加了分幀長(zhǎng)度，改進(jìn)了提取基音周期和增益的算法，增加了

5、線性預(yù)測(cè)分析的窗長(zhǎng)，增加了解碼器后置濾波的子幀長(zhǎng)度，省略了傅里葉級(jí)數(shù)幅度和非周期性標(biāo)志的傳輸，改進(jìn)了線譜對(duì)參數(shù)的幀間插值技術(shù)等。
　　(3)完成了基于超幀機(jī)制的極低速率語(yǔ)音編碼算法在PC機(jī)上的實(shí)現(xiàn)，在eclipse+cpp+win32和MinGW上用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了算法的定點(diǎn)程序，利用VC/MFC開(kāi)發(fā)聲碼器的語(yǔ)音采集與播放程序和用戶界面，包括語(yǔ)音文件的編解碼和數(shù)字語(yǔ)音實(shí)時(shí)傳輸。測(cè)試結(jié)果表明，該聲碼器將編碼速率從2.4/1.2 kbit