12.8kbit/s短时延码激励线性预测算法的研究与实现

摘要

多年以来,为了满足利用有限的带宽来传输和存储语音的需求,语音压缩一直是学术界的一个热门领域.而对于受到信道带宽困扰的用户以及需要节约能量的蜂窝式无线电话和卫星连接,低比特率数字语音编码己成为满足其要求的最重要手段.在大多数情况下,语音通讯时的延时会带来很多的问题,如回声和通话者的感觉不畅.为了解决这些问题,国际电话电报咨询委员会在1992年制定了一个码率为16kbit/s的语音编码标准G.728.G.728的算法延迟只有0.625毫秒,对于绝大多数应用来说是非常令人满意的.但是,其占用的带宽稍微高了一点.为了能够降低G.728算法使用的码率,研究人员尝试了很多的方法,比如只采用前32个波形码字,采用奇数号的波形码字,等等.这些措施为人们在较低码率上通讯提供了可选的方案.在前人研究的基础之上,一种新的充分利用了人与人之间对码字使用统计差异的自适应编码器可以在12.8kbit/s的码率上合成高品质的语音.这种编码器的工作过程分为学习阶段和正常编码阶段,在学习阶段完成之后它将自动地为每一个人生成一个独特的高频码书,同时同步编码器与解码器.它的计算复杂度与其它同码率编码器相当,内存使用有少量的增加,而音质则有比较明显的提高.

目录

文摘

英文文摘

图表

1绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2语音编码与VoIP

1.3短时延码激励线性预测编码器(LD-CELP)的发展

1.4本文主要的研究工作

2 G.728使用的语音模型和数学方法

2.1语音编码的一般模型

2.2线性预测编码(LPC)算法采用的模型

2.3自相关方程的Levinson-Durbin解法

2.4码激励线性预测声码器(CELP)的基本结构

2.5感觉加权滤波器

2.6 LPC在频域的综合解释

2.7本章小节

3G.728语音编码标准的研究

3.1 G728概述

3.2 LD-CELP编码器

3.3 LD-CELP解码器

3.4本章小结

412.8kbit/s短时延码激励线性预测算法

4.1实验中采用的评价语音质量的标准

4.2码书对于编码质量的影响

4.3在12.8kbit/s的码率上提高语音的质量

4.4性能分析

4.5自适应LD-CELP在实际应用中应该考虑的问题与流程

4.6本章小节

5全文总结

5.1本文所完成的工作

5.2今后的研究方向

致谢

参考文献

附录1作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

附录2关于自相关方程的解就是合成滤波器系数的证明

附录3计算平均分段信噪比程序的源代码