一种基于ACELP的4.8kbps语音声码器

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基于EaacPlus的可分层可分级音频编码系统

Ｍｕｔ－ｌｙｅＳｃｌｂｌＡｕｄｏｌｉａｒａａｅｉＣｏｄｎｇｉＢａｅｏＥａａＰｌＫｅｎｅｓｄｎｃｕｓｒｌＺＨＡＮＧＢｏ，ＤＯＵＷｅｂｅｉｉ
（ｓｎｈａＮａｉｎｌＬｂｒｔｒｏｎｏｍａｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇＴｉｇｕｔａａｏａｏｙｆｒＩｆｒｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏｏ
ｒｔａｅｎＥａｃｌｓｋｒｅ．ＳｍｅｘｅｍｅｔｓｏｈｔｐｏｏｅｃｅａｒｖｄｅｌａｄｔｒｅｌｇｏａｅｂｓｄｏａＰｕｅｎ１ｏｅｐｒｎｓｈｗｔａｒｐｓｄｓｈｍｅｃｎｐｏｉｅａｒａｕｉｙｆｅｉｉｏｎｆ
码器的可分层可分级音频编码方案。实验表明，分层模型的使用使得音质具有较强的层次感；分级码率的增加能可
够带来音质的连续增强。
【键词】可分层音频编码；精细粒度可分级；噪声遮蔽比；可伸缩音频编码关【中图分类号】Ｔ１Ｎ９２【文献标识码】Ａ
ｈｅａｃｉａａｄｃｎｎｏｓｕｌｃａｇｇｆｌｉｇｔｅａｊｓｎｆｂｔｒｔ．ｉｒｈｌｎｏｔｕｕｌｑａｉｈｎｉｏｏｎｈｄｕｔｇｏｉａｅｒｃｉｙ￣ｎｌｗｉ —
【ｅｒｓａｅｎｕｉｃｄｎ；ＦｅＧａｕａｔＳａｂｌｙ（Ｇ）ｏｓｔＭａｋｎａｉ（ＭＲ；ｓａｂｅＫｙｗｏｄ】ｌｒｇａｄｏｏｉｇｉｒｎｌｙｃｌｉｔＦＳ；ＮｉｏｓｉＲｔＮ）ｃｌｌｙｉｎｉｒａｉｅｇｏａ

基于ACELP的嵌入式语音编码算法

ＢｉｎｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙＢｉｎ００２Ｃｉ）ｅｉｇＵｉｅｓｙＴｃｎｌ，ｅｉｇ１０２，ｈｎｊｔｏｇｊａ
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｅｃｂｈｘｉｔｎｓｇａｒｒｃｓｌ，ａｍｂｄｅｐｅｈｃｄｎｇｒｈｂｓｄｏｓｒｃ：ＩｒｅｏｄｓｒｅｔｅｅｃｔｉｉｎｌｍｏｅｐｅｉｅｙｎｅｅｄｄｓｅｃｏｉｇａｏｔｍａｅｎｉａｏｌｉＡＣＥｄｌｓｐｏｏｅ、ｄｉｇｔｅｎｍｂｒｏｅｐｌｅｇｂａｃｃｄｂｏｄｕｉｇａｎｖｔｅａａｔｅＬＰｍｏｅｒｐｓｄＢｙａｄｎｕｅｆｕｓｓｉａｅｒｉｏｅｏｋａｓｎｉｏａｖｄｐｖｗａｈｈｔｎｌｎｎｎｉｉｃｄｂｏｔｕｔｒ，ｔｅｐｏｏｅｏｉｇａｇｒｈｗａｏｅｏｋｓｒｃｕｅｈｒｐｓｄｃｄｎｏｔｍｓ￣ｖｒｂｅｆｒｆｎｎｅｂｓｏｎａａｔｒｒｅｃａｅｌｉｏａｌｏｄｇｔｔｃｄｇｐｒｍｅｅｓｆａｈｌｙｒｉｉｈｅｉｏｎｋｉｒｎｙｒｎｅｅｄｎｌｔｅｙＣｏａｄｔｏｒａｄｍａｅｄｆｅｅｔａｅｄｐｎｅｔｅａｖｌ．ｍｐｅｔｅｍｂｄｅｏｉｇａｇｒｈａｅｎＡＣＥｄｌｆｌｉｒｉｒｏｈｅｅｄｄｃｄｎｏｔｍｓｂｓｄｏｌｉＬＰｍｏｅ，

各种音频编码方式的对比

各种音频编码方式的对比内容简介：文章介绍了PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码、CELP编码等，包括优缺点对比和主要应用领域。

PCM编码(原始数字音频信号流)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：1411.2 Kbps特性：音源信息完整，但冗余度过大优点：音源信息保存完整,音质好缺点：信息量大，体积大，冗余度过大应用领域：voip版税方式：Free备注：在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的WAV文件中均有应用。

因此，PCM约定俗成了无损编码，因为PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM也只能做到最大程度的无限接近。

要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。

一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2 =1411.2Kbps。

我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。

WMA(Windows Media Audio)类型：Audio制定者：微软公司所需频宽：320～112kbps（压缩10～12倍）特性：当Bitrate小于128K时，WMA几乎在同级别的所有有损编码格式中表现得最出色，但似乎128k是WMA一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。

优点：当Bitrate小于128K时，WMA最为出色且编码后得到的音频文件很小。

缺点：当Bitrate大于128K时，WMA音质损失过大。

WMA标准不开放，由微软掌握。

应用领域：voip版税方式：按个收取备注：WMA的全称是Windows Media Audio，它是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。

TETRA系统中语音编解码算法的实现

TETRA系统中语音编解码算法的实现
谭学治;王蕾;苏闽
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2003(033)003
【摘要】ACELP(代数码本激励线性预测)是一种速率为4.8kbps适用于数字集群系统的语音编码方案.该算法采用代数码本作为激励,具有合成音质高、算法复杂度低等优点.该文简要分析了ACELP算法的基本原理,并且介绍了该算法应用在数字集群系统中的DSP实现.
【总页数】2页(P64-9-64-11)
【作者】谭学治;王蕾;苏闽
【作者单位】哈尔滨工业大学通信技术研究所;哈尔滨工业大学通信技术研究所;哈尔滨工业大学通信技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.TETRA数字集群通信系统中Viterbi译码的FPGA设计与实现 [J], 吴菲
2.TETRA语音编解码算法的DSP实现及其优化设计 [J], 代光发;夏细苟;胡亮;陈少平
3.G.729语音编解码算法的DSP系统实现 [J], 阚海鹰;万旺根;王宁
4.一种TETRA数字集群系统中估计信干比的算法 [J], 孙昕;张钦
5.TETRA数字集群系统语音编解码算法研究 [J], 杨曾旭;鲁昆生
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各种音频编码方式的对比

各种音频编码方式的对比内容简介：文章介绍了PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码、CELP编码等，包括优缺点对比和主要应用领域。

要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。

一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2 =1411.2Kbps。

我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。

优点：当Bitrate小于128K时，WMA最为出色且编码后得到的音频文件很小。

缺点：当Bitrate大于128K时，WMA音质损失过大。

WMA标准不开放，由微软掌握。

应用领域：voip版税方式：按个收取备注：WMA的全称是Windows Media Audio，它是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。

G.729cs-acelp算法

G. 729 CS-ACELP 语音编码算法的优化及其DSP 实现绪论G.729CS-ACELP语音编码算法就是一种以共轭代数码本激励线性预测为基础, 且编码速率为8kb/s的高质量的语音编码标准.对输入的语音信号采用8kHz采样，16bit线性PCM量化，得到的数据作为编码器的输入。

每80个样点为1个语音帧，每帧10ms。

由于其在线性预测参数量化上,使用分裂式矢量量化;在自适应码本搜索上,采用开环、闭环相结合,分数延时码矢量搜索;固定码本采用具有特殊结构的代数码本;激励序列的增益采用了预测式矢量量化。

在解码端，把接收到比特流恢复成参数编码，解码后得到各个参数，然后利用这些参数通过简单的运算和查表等操作恢复语音数据，并用后置滤波器增强音质。

G.729获得了较高的语音合成质量和较低的语音算法复杂度.G.729语音编码算法由于其具有的算法复杂度低、编码效率高、语音质量好等优点,被数字语音记录设备所广泛采用.算法复杂度越低,实时实现的硬件系统越简单,而8kbit/s的高效率编码使其能够在保证语音质量的前提下,大大减小语音记录所需要的存储空间.1.G.729 CS-ACELP算法的特点G.729编码器将输入信号分为10ms语音帧,对每帧提取CELP模型参数(包括线性预测参数、固定码本和自适应码本码矢量以及对应的增益) ,并将其编码后的比特流(80bit/frame)送信道传输.图1给出了CS-ACELP算法编码器原理框图.图1 CS-ACELP算法编码器图8kbit/s CS-ACELP算法的帧长为10ms,分两个子帧进行处理.采样输入的语音信号首先经过高通滤波器去除直流及低频分量的干扰,然后按每一帧提取10阶LP参数并转化为LSP(线谱对)参数进行量化、编码;用量化后的LSP参数返求得的LP参数分别构成感觉加权滤波器W (z)以及合成滤波器1/A’(z);目标信号是从加权语音中除去感觉加权滤波器的零输入响应而求得的,目标信号经过自适应码本搜索及固定码本搜索后产生激励信号,分别乘以各自的增益,并共同激励合成滤波器,产生本地重建语音信号.由此可看出,CS-ACELP语音编码算法主要包括LP参数的提取、量化及编码、自适应码本搜索、固定码本搜索和增益矢量量化四个部分.1.1 LP参数的量化、编码利用Levinson-Durbin算法每一帧提取10阶LP参数,量化时先将其转化为L SP参数,以利于系统稳定,然后再按均方误差(MSE)最小原则将其量化为18bit进行传输.由于LSP特征矢量的各个分量虽然属于一个整体,但它们对幅度谱的影响只局限于各自的频率区域内,这就使其可以将一维数较高的特征矢量分裂为两个维数较低的特征矢量分别进行矢量量化,即分裂式矢量量化G.729采用两级分裂式矢量量化,首先利用MA(滑动平均)滤波器结合前几帧的LSP系数预测当前帧的LSP码向量,然后根据均方误差最小原则,在码书1中搜索出对应的码矢,将其量化为7bit;第二级量化将第一级量化得到的最小均方误差矢量分为两个子分量,前五个构成一个子矢量,后五个分量构成一个子矢量,分别量化为5bit.采用多级分裂式矢量量化,不但可以大大减少码书的搜索量、存储量,又使整体量化精度得以保持.1.2 自适应码本搜索G.729自适应码本搜索先采用开环的方法,在每个子帧内利用加权语音的相关性计算出开环延迟后,再用闭环方法在延时为开环延迟的一个小范围内搜索出最佳自适应码矢量.闭环分数延迟的搜索过程分两个子帧进行,第一子帧利用开环延迟求得的参考值搜索,使用8bit编码;第二子帧在第一子帧最佳分数延时的基础上搜索出本子帧的最佳基音延时.这是由于语音信号具有短时平稳性,最佳自适应激励码序列前后相差不大,可以采用差分搜索和编码,因此第二子帧可以用差分量化的方法将其量化为5bit,从而减少了码本的量化比特,提高了编码效率.1.3 固定码本的结构及其搜索传统的CELP算法中,用一个自适应码本中的码字来逼近语音的长时周期性(基音)结构,而用一个固定的随机码本中的码字来逼近语音的经过短时、长时预测后的信号,即逼近由自适应预测所得的语音信号与原始语音的误差,从而为合成语音提供更精确的误差补偿,提高语音质量.G.729 的代数码本结构采用插入单脉冲排列(ISPP)设计方案,这种码本的每个码矢都有四个位于不同样点子集的单位脉冲构成,同时又采用解析码本方案,解码器利用传输码流本身的信息就可以重构码矢和码本增益,而不需要象通常的矢量量化方法那样,去搜索一个具体的码本,从而提高了效率.1.4 增益的矢量量化增益量化分为自适应码本和固定码本增益两种,由于自适应码本增益大小与语音信号准周期性强弱密切相关,它在各子帧之间变化较大,可直接进行量化;而固定码本的增益则由于语音信号的短时平稳性而具有较强的帧间相关性,可以通过增益预测来提高增益的量化精度和量化效率.1.5G.729解码器解码器结构如图2所示，首先从接收比特流中提取参数序号，解码这些序号得到10 ms语音帧对应得编码参数。

基于FPGA的ACELP声码器的设计与实现

ｆ —｛］匿数ｒ墨固’ 益。竺系Ｉ＿ ’ 雁定 —增、测
【关键词】ＡＥＰＣＬ；语音编码；声码器；ＦＧＰＡ【中图分类号】Ｔ９２Ｎ１【文献标识码】Ａ
ＺＡＧＬｎＵＮＪｇｏＩｉｏａｇＨＮｉ，ＱＡｉｕ，ＬＮＸａｋｎｎ
（ｄｍｏｕｉａｉｓＬｂｒｄａｅＳｈｏｔＳｅｚｅ，Ｔｉｇｎｎｖｒｔ，Ｓｅｚｅｕｎｄｎ１０５ｈｎ）ＭｏｅＣｍｍｎｃｔｎａ，ＧａｕｔｃｏｌａｈｎｈｎｓｈａＵｉｅｓｙｈｎｈｎＧａｇｏｇ５８５，Ｃｉｏｎｉａ
ＤｅｉｎａｍｐｅｎａｉｎｏｓｇｎｄＩｌｍｅｔｔｆＡＣＥＬＰｃｄｒＢａｅｎＦＰｏＶｏｏｅｓｄｏＧＡ
［ｓａｔａｅｎｔｅａｇｒｈｆＡＣＬ，ａｒｈｔｔｒｏｍｌｍｅｔｇｔｅＡＥＰｖｃｄｒｏＰＡＡｂｔｃ】ＢｓｄｏｈｌｉｍｏＥＰｎａｃｉｃｕｅｆｒｉｐｅｎｉｈＣＬｏｏｅｎａＦＧｒｏｔｅｎ
法的基础上，设计了一种基于ＦＧＰＡ的ＡＥＰ声码器ＣＬ结构，且通过了仿真与验证。并
过激ｌ去励
自应本益坌＿— 适码增ｌ堑卜 —
２ＡＥＰ音编码算法简介ＣＬ语
ＡＥＰＣＬ语音编码原理框图如图１示，ＣＬ所ＡＥＰ语音编码算法的输入语音是经８ｋｚ样，６ｂｔ性Ｈ采１ｉ线
ｈｇ－ｃｕａｙｏｄｌｙｏｃｓｎｏｐｗｅｏａｅｔｒｄｔｎｌｉｌｍｅｔｔｎｉＰｃｉｓｉｈａｃｒｃ，ｌｗ－ｅａ，ｌｗ－ｏｔａｄｌｗ－ｏｒｃｍｐｒｄｗｉｔａｉｏａｍｐｅｎａｉｎＤＳｈｐ．ｈｉｏ

PDT与Tetra业务能力比较

PDT与Tetra业务能力比较张莹;孙鹏飞【摘要】公安部科技信息化局为了实现全国数字集群一张网的目标，于2013年发布了新一代警用数字集群系列标准（ PDT）。

根据PDT和Tetra标准在语音业务和数据业务的承载能力、性能、语音声码器及组网等方面的规定，结合网络覆盖、用户分布等特点，针对语音组呼和卫星定位等主要业务进行了对比分析。

虽然Tetra标准在数据业务上能力上存在一定的优势，但在中国警用广域覆盖和语音通信为主、数据业务为辅的需求前提下，仍可以得出PDT的综合性能更适合中国警用需求的结论。

%In order to build a wide wireless digital trunking communication network in China,the Science and TechnologyInforma⁃tization Bureau of Ministry of Public Security of the People’ s Republic of China released a series of police digital trunkingcommunica⁃tion system standards in 2013.According to the definition of PDT and Tetra standard on bearing capacity of voice and data services, performances,vocoder, networking, etc., the primary services such as voice group call and satellite positioning are analyzed and compared combining with such characteristics as network coverage and user distribution. Under the precondition of requiring wide⁃area coverage and voice communication more than data service for police communication in China, although Tetra standard has some advantages on data service capability,it is concluded that PDT is more suitable for police communication in China.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P12-15,91)【关键词】PDT;Tetra;警用集群通信【作者】张莹;孙鹏飞【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081;哈尔滨工业大学通信技术研究所，黑龙江哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TN929我国现行的数字集群标准包括：SJ/T11228-2000《数字集群移动通信系统体制》、TETRA和PDT3个标准。

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随着 Internet 的应用范围越来越广 , 人们对传输带宽的需求也逐渐增大, 如在实时图像和声音的高质量传输方面, 传统的 Modem 已经无能为力了 , 而在当今为了有效利用现有资源电话线。提出了 ADSL ( 不对称数字用户环路 ) 的技术, 利用电话线上高于话音频带的带宽 ( 4kHz~ 1. 1MHz) , 采用离散多音频调制来调制高速数字信号 ( 传统的 Mo dem 是用话音频带来调制数字信号的) , 下行速率可达 8Mbit / s, 上行可达 1. 5M bit/ s。随着 VISI( 超大规模集成电路) 和 DSP ( 数字信号处理 ) 技术的不断进步 , DSL 技术也不断趋于成熟。 ADSL 完成 A/ D 和 D/ A 变换 , 采用 FFT / IFFT 作 DMT 和卷积编码调制 , 既实现了高带宽利用率 , 又保证了传输的低误码特性。ADSL 网关采用 It ex 的 Apollo 3 ADSL PCI 解决方案作 Int ernet 的接入部分, 另一侧用以太网或无线局域网接多用户, 接口为 RJ45 和 AP ( 无线访问点) 天线, 提供了灵活方便的组网方式, 可以广泛应用于家庭、小型办公室的接入, 如 PC 、笔记器的合成语音质量高, 合成的语音具有很好的清晰度和可懂度, 并且具有较好的自然度, 对该声码器进行非正式主观测试, 测试所得到的 M OS 分为 3. 5。该声码器总的话音质量令人满意 , 达到了最初的设计要求。
参
1
考
文
献
IT U T Recommendat ion G. 723. 1. Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5. 3 and 6. 3 kbit/ s, 1995
5
结束语
本文介绍了一种基于 ACEL P 的编码速率为
( 1) 通信模块通信模块负责管理语音编码数据的收发以确保通信双方的正常通信。在发送端, 通信模块负责在编码数据中加入同步比特 ; 在接收端进行失步检测并在确定失步的情况下进行再同步。 ( 2) 编码器 / 解码器模块编码器 / 解码器模块负责完成语音信号的编码、解码功能, 并将编码器的输出数据送到通信模块。 ( 3) 回波抵消模块由于声码器系统各种时延的总和超过了 50ms, 并且通信线路上存在二 / 四线转换, 必须对输入的声音信号进行回波抵消处理。回波抵消模块的输入是 PCM 语音和合成的上一帧语音信号。通过一个自适应滤波器对回波进行预测分析, 从输入的 P CM 语音中减去估计到的回波作为模块的输出。 ( 4) 信令检测模块信令检测模块的作用是检测并产生 450H z 拨号音、 800H z 测试音和 DT M F 信号。 4. 3 实时实现结果 ACELP 算法的复杂度比较低, 在不加入回波抵消的情况下, 编解码器的运算量约为 21M IP S。在与公用电话网的实际联网通话测试中表明 , 该声码 ( 021) 5854 3080 207 25
( 021) 3605 4510 6300
!电子技术∀ 2002 年第 1 期
4
4. 8kbit/ s 编解码算法的实时实现
我们采用 T MS320C5402 来实现声码器。
T MS320C5402 具有很强的处理能力, 它的指令周期是 10ns。T M S320C5402 具有 4K 字的片内 ROM 和 16K 字的片内 RAM ; 它提供了两个 M cBSP ( multi channel buf fered serial ports) 串口, 此外具有一个增强的 HP I 接口并具备 DM A 功能。 T MS320C5402 为双电源工作方式 , 需要外围电路提供 3. 3V 和 1. 8 V 两个工作电压。 4. 1 声码器系统的硬件设计声码器系统的硬件设计框图如图 2 所示。 T MS320C5402 是该硬件系统的核心芯片。整个系统硬件包括两个部分, 一是 DSP 处理系统, 包括 T MS320C5402、 EPROM 、 RAM 、时钟电路、复位电路等 ; 二是接口部分 , 包括模数转换电路等。 4. 2 声码器系统的软件设计按照功能可将声码器划分为通信模块、编码器 / 解码器模块、回波抵消模块和信令检测模块。各模块功能如下: !电子技术∀ 2002 年第 1 期
1
硬件体系结构
1. 1 AMD 微控制器总体构架用作协议处理器和网络处理器的 ElanSC520 在嵌入式环境下功能强大, 是 AMD 公司推出的最新的微控制系统, 兼容 PC/ AT , 支持 32 位 P CI 外部总线 , 而且其传输的低延迟和低价位使其广泛的应用于中高档的数据通信和其他信息技术市场中。它集成了一个工业级的 X86 结构的处理器 , 从而为与 X86 结构适配的软件提供了良好的接口和易移植该声码器是一种比较好的中速率编码算法 , 在卫星通信、多媒体通信、长途通信等方面有着比较广泛的应用前景。
( 021) 3605 4510 6300
图 1 编码器原理框图
分也要进行相应的修改。表 1 所示为编码速率降低前后固定码本非零脉冲位置的对照 , 表中括号内的数字是速率降低后增加的非零脉冲的位置。表 1 ACELP 代数码本
符号 # 1 # 1 # 1 # 1 脉冲位置 0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56 2, 10, 18, 26, 34, 42, 50, 58 4, 12, 20, 28, 36, 44, 52, ( 60) 6, 14, 22, 30, 38, 46, 54, ( 62) 图2 声码器系统硬件方框图
网络、通信与多媒体
一种基于 ACELP 的 4. 8kbit/ s 语音声码器
解放军理工大学通信工程学院( 南京 210016) 王恩刚成立新
摘要 ACEL P( 代数码激励线形预测) 是 IT U T 于 1995 年制订的双速率语音编码标准 G. 723. 1 中 5. 3kbit/ s 所采用的算法 , 该算法具有良好的通话质量及抗噪声性能。文章分析了基于 ACEL P 的5. 3kbit / s 语音编码的基本原理以及将编码速率降低为 4. 8kbit/ s 的改进方法 , 然后介绍了 4. 8kbit/ s 声码器的 DSP 实现。关键词声码器 ACEL P DSP 滤波器 , 分别对各子帧信号进行滤波 , 得到感觉加权语音。每两个子帧的语音信号估计出一个开环基音周期 , 然后基于各子帧信号进行以下运算: 利用开环基音周期构造一个谐波噪声整形滤波器 , 并与 L PC 合成滤波器、共振峰感觉加权滤波器共同构成一个联合滤波器 , 产生的冲激响应用于后面的计算。利用开环基音周期值和冲激响应得到一个五阶基音预测器, 用于计算自适应码本。同时在开环基音周期附近进行闭环的基音分析。经过短时、长时预测后的余量信号随后用于固定码本搜索。固定码本采用 17bit 的代数码本结构 , 每一个固定的码矢量至多包括四个非零脉冲, 所以搜索过程的运算量比较小。编码器的原理框图如图 1 所示。在解码端, 首先对量化 L PC 系数进行解码, 以构造 L PC 合成滤波器; 对每个子帧 , 将解码得到的自适应码本和固定码本相加后先经过一个基音后滤波器, 再送入 L PC 合成滤波器。合成的信号作为共振峰后滤波器的输入。经过滤波的信号利用一个增益定标单元以使最终输出的合成语音信号的能量和共振峰后滤波器的输入信号能量相当。
3
编码速率降低为 4. 8kbit/ s 的改进方法
将速率由 5. 3kbit/ s 降为 4. 8kbit / s 的主要思想
是将帧长由原来的 30ms, 变为现在的 33. 5ms。同时子帧长度由 60 个样点增加为 67 个样点。算法中的基音周期估计、自适应码本和固定码本搜索等部 !电子技术∀ 2002 年第 1 期
2 杨行峻 , 迟惠生 . 语音信号数字处理 . 电子工业出版社 , 1995 3 张雄伟 . DSP 芯片的原理与开发应用 . 电子工业出版社 , 1997
4. 8kbit/ s 的语音编码算法。该算法采用代数码本作为激励 , 具有合成音质高、复杂度低和所需存储空间小等诸多优点。在实际通信环境中的测试表明 , 26 上海欣方智能系统公司
1
概述
为了满足在公用电话网上进行多媒体通信的要
求, IT U - T 于 1995 年制定了具有双速率( 5. 3kbit / s 和 6. 3kbit / s) 的低速语音编码标准 G. 723. 1。这两种速率所采用的算法分别是 ACEL P( 代数码激励线形预测 ) 和 MP ML Q( 多脉冲最大似然量化 ) 。本文提出的 4. 8kbit / s 声码器是由基于 ACEL P 的 5. 3kbit/ s 编码算法改进得到的。该算法具有非常好的性能, 在良好的信道条件下接近长话质量, 在随机比特误码和帧丢失等情况下具有良好的顽健性 , 所以该算法能够在长途通信以及多媒体通信等多种场合中得到较好的应用。本文首先分析 ACEL P 编解码算法的基本原理以及将编码速率降低为 4. 8kbit / s 的改进方法 , 然后重点介绍 4. 8kbit/ s 声码器的 DSP 实现。
2
Байду номын сангаас
ACELP 编解码算法的基本原理
ACEL P 是采用代数码本激励的码激励线形预测方法。算法在编码端引入合成分析法 ABS( anal ysis by synthesis) , 在编码器中产生与解码端完全一致的合成语音, 通过与原始语音相比较 , 根据一定的误差准则 , 来调整计算各个参数, 使得两者之间的误差达到最小。编码器对语音信号进行分帧处理 , 直流滤波后分为四个等长的子帧。分别求取各子帧的 10 阶线形预测系数( L PC) , 但只将最后一个子帧的 L PC 转化为线谱对 ( L SP ) 形式并用预测分裂矢量量化器进行量化。未量化的 L PC 用来构造共振峰感觉加权 24 上海欣方智能系统公司