8kbit-s低延遲語音編碼算法研究.pdf

1、低碼率、低復(fù)雜度的LD-CELP算法在通信領(lǐng)域具有十分重要的意義。G728是目前低延遲碼激勵(lì)語音編碼算法中唯一的16kbit/s的國際標(biāo)準(zhǔn)。本研究以降低碼率為目的對G.728算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了三個(gè)延遲為2.5ms的8kbit/s的語音編碼算法。實(shí)驗(yàn)表明，提出的改進(jìn)算法在主客觀質(zhì)量上均接近于G728的水平。 低延遲的語音編碼算法必須采用實(shí)時(shí)基音檢測，到目前為止基音檢測都是基于幀長20ms以上的長延遲算法，不滿足實(shí)時(shí)性要求。因此G

2、.728算法無法采用基音檢測。所謂實(shí)時(shí)基音檢測，是指連續(xù)監(jiān)測每幀采樣信號，當(dāng)采樣的一幀樣點(diǎn)里存在一個(gè)基音脈沖時(shí)，立刻將它檢測出來并計(jì)算基音周期。利用小波變換，本研究設(shè)計(jì)了幀長2.5ms的實(shí)時(shí)基音檢測算法。依據(jù)小波變換的多分辨率能力發(fā)現(xiàn)第4階小波系數(shù)極值與信號突變點(diǎn)之間存在強(qiáng)相關(guān)。以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了基于小波變換的語音基音周期實(shí)時(shí)檢測算法。該算法對語音信號分幀處理，通過結(jié)合小波域波形和時(shí)域波形，采取自適應(yīng)基準(zhǔn)、多特征參數(shù)提取小波系數(shù)極大值來確

3、定基音周期。該算法在準(zhǔn)確檢測信號峰值點(diǎn)的基礎(chǔ)上，精確提取基音周期，可以同時(shí)檢測到基音周期的值和起止點(diǎn)，是本文后向基音預(yù)測8kbit/s低延遲編碼算法的基礎(chǔ)。 本研究是在G.728中引入自適應(yīng)碼書結(jié)構(gòu)，自適應(yīng)碼書由最近的歷史激勵(lì)構(gòu)成。算法采用歸一化的固定碼書。訓(xùn)練固定碼書時(shí)，根據(jù)其使用頻率對固定碼書進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過迭代求出最佳固定碼書。增益量化時(shí)對自適應(yīng)碼書采用固定量化方案，固定碼書采用自適應(yīng)量化。文中比較了三種延遲為2.5ms

4、的8kbit/s編碼方案：方案一采用全搜索模式，對128個(gè)自適應(yīng)碼矢、8個(gè)增益值和128個(gè)固定碼矢、8個(gè)增益值的全部組合進(jìn)行搜索，獲得最佳的碼矢標(biāo)號和增益；方案二在連續(xù)的兩幀里對自適應(yīng)碼書采用不同搜索模式：偶數(shù)幀的搜索與方案一相同；奇數(shù)幀的搜索僅在偶數(shù)幀得到的自適應(yīng)碼矢標(biāo)號前后的小范圍內(nèi)進(jìn)行；方案三在方案一的基礎(chǔ)上增加了后向基音預(yù)測，在自適應(yīng)碼書中依據(jù)基音預(yù)測值確定64個(gè)碼矢作為搜索對象，并將節(jié)省的1個(gè)比特用于擴(kuò)大固定碼書尺寸，從而進(jìn)一