iLBC语音编解码系统的研究与编程

摘要

随着信息技术的发展，通过网络传输信息的需求不断增加，探索低比特率且高重建语音质量的语音编码技术是现阶段网络语音通信的主要研究方向。 在简单介绍语音编码技术的基础上，本文首先详细介绍了为IP语音通信而设计的语音编解码器iLBC(intemet Low Bitrate Codec)。iLBC语音编解码器是一种基于CELP(CodeExcited Linear Predictive Coding)的新的低比特率语音编码算法，其优异的语音质量、突出的长时预测方法及丢包掩蔽(PLC)技术，很好地解决了互联网上传输语音的问题。本文详细探讨了iLBC语音编解码器的工作原理，对其关键技术进行了较深入的分析。 在对iLBC编解码器的研究过程中，我们发现编码器的码本搜索过程占用了整个编解码器50％左右的计算量。因此本文希望在维持适当语音质量的前提下，将这部分计算量简化。主要是利用浊音部分具有时域周期特性，而清音部分不具有这种特性，从而提出一种判断浊音和清音的简单方法，对浊音部分，我们调整基础码本和扩充码本的搜索范围，对清音部分，仅进行基础码本的搜索。根据实验结果的显示，这种简化方法在保持语音质量相近的前提下，使编码器延时降低了10％左右。 本文最后介绍了iLBC语音编解码器在实际IP网络上的实现，实现基于VC++平台，由语音采集和回放、网络传送与接收、音频编解码几个部分组成。介绍了各个部分的具体实现过程。软件的编制采用了模块化设计方案，分别实现iLBC编码和解码功能，并实时的采集语音和回放语音，用客户机．服务器模式在网络上传送语音数据包，以便在网络上实时测试通话效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1语音编码技术背景

1.2 iLBC的研究意义

1.3本文内容和结构安排

第二章iLBC标准的研究与分析

2.1编码器的基本原理

2.1.1预处理

2.1.2 LPC系数计算、量化及内插

2.1.3残差的计算及感知加权滤波

2.1.4初始状态确认和编码

2.1.5信号的基于动态码本的矢量量化

2.1.6增益修正编码

2.1.7编码结果打包

2.2解码器的基本原理

2.2.1线性预测(LPC)滤波器重建

2.2.2起始状态的重建

2.2.3激励信号解码循环

2.2.4多阶段适应性编码本解码

2.2.5丢包掩蔽

2.2.6语音增强

2.2.7合成滤波

2.2.8后过滤

2.3 iLBC性能评价

2.4本章小结

第三章码本搜索的探讨和改进

3.1 iLBC语音编码器码本搜索的理论基础

3.2残差信号编码过程

3.2.1码本内存缓冲区

3.2.2编码本与目标码本的听觉加权

3.2.3建立编码本

3.2.4编码本搜索

3.2.5复杂度讨论

3.3码本搜索的简化

3.3.1码本索引的调整

3.3.2浊音部分搜索范围的简化

3.3.3清音部分搜索范围的简化

3.4本章小结

第四章基于VC++平台的iLBC编解码系统实现

4.1模块划分

4.2 iLBC语音编解码器的实现

4.2.1源程序文件功能介绍

4.2.2全局声明和全局常量头文件程序功能分析

4.2.3 iLBC源程序文件功能分析

4.3 TalkDll源文件程序功能分析

4.3.1语音采集和回放

4.3.2网络传送与接收

4.4本章小结

第五章实验结果与分析

5.1语音质量的评价

5.2结果分析

5.2.1码本搜索简化的计算量

5.2.2绝对等级评定试验

5.3本章小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见