语音编码算法的研究与实现
iLBC语音编解码器的研究与实现

一、引言二、iLBC算法研究一般将编码速率低于 4.6kbps的语音编码器称为低比特率编码器,而把编码速率介于4.6kbps~24kbps的编码器称为中比特率编码器。
按照这个划分标准,iLBC编码器属于中比特率编码器。
iLBC算法基于码本激励线性预测这种参数编码方式,因此本章首先对基于码本激励线性预测算法的中比特率语音编解码器的组成结构及工作原理进行研究和探讨,在此基础上对iLBC算法进行研究,重点介绍其算法原理及特点。
中低速率语音编解码算法研究3)iLBC算法简介[参照ilbc白皮书]自VoIP技术面世以来,业界对现存的低比特率编解码器标准的关注一直不断。
V oIP应用主要在包交换的IP网络上进行传输,无法避免IP网络的丢包、延时、抖动等实时传输问题。
2000年,Global IP Sound(GIPS)公司决定开发一种能够满足VoIP产业需求的编解码器,目标是利用GIPS内部的专业能力开发一款免授权费、专为数据包通信而设计,而且在理想无错情况和丢包情况下都能提供高音质的编解码器,并把它引入不同的标准化机构以符合互操作性的要求。
这就是iLBC(Internet Low Bit Rate Codec)编解码器诞生的缘起。
目前大多数的语音编码都是基于码本激励线性预测(Code Excited Linear Prediction, CELP)编码模型的,例如ITU G.729、G.723.1和3GPP-AMR。
CELP一直都被视为在交换网络中以低比特率电路获得高质量的一种非常成功的方法。
这种编码方法具有高效性,主要是由于它利用了连续语音片段之间的互相依赖性,因此CELP编码的性能主要取决于前面编码的历史。
CELP编码器是基于存储器的,故丢包或延迟所造成的误差会扩散开来,结果是单个丢包会影响到随后多个数据包的质量,这显然是数据包通信的一大缺陷。
iLBC本质上式一种基于帧的线性预测编码方法,是对CELP的一种发展,其独有的动态码本更新技术、语音增强技术和丢包掩蔽技术使其在VOIP中应用时有更好的性能。
G.729语音编码算法研究及基于DSP的实现

Res ar h o . 2 e c fG 7 9 Voie Oo eig Alort m n m plm e t to s c d n g ih a d I e n a in Ba ed on DSP
自
G. 2 7 9语 音 编 码 算 法 研 究 及 基 于 D P 的 实 现 S
杨 贵 新 谷 志锋 ,
( .中 国 电子 科 技 集 团公 司 第 五 十 四研 究 所 , 1 石家 庄 0 0 8 ; .军 械 工 程 学 院 ) 5012
摘 要 :对 G. 2 7 9语 音 编 解码 算 法 的 原 理 进 行 了 简要 分析 , 并提 出 了一 种 基 于 DS P芯 片 TMS 2 VC 5 O的语 音 编 解码 算 3O 5l 法 的 实现 方 法 。针 对 算 法特 征 及 体 系结 构 的 特 点 , 出 了一 些 有 效 的 优 化 措 施 。 实 验 结 果 表 明 , 算 复 杂度 大 大 降低 , 提 运 且 在 语 音 的编 解 码 压 缩 过 程 中具 有 很 好 的重 建 效果 。 关 键 词 :TMS 2 VC5 1 语 音 编 解 码 ; 7 9算 法 ; 化 权 残差 信 号 均 方 差 最 小 的原 则确 定 激 根
励 信 号 及 其 增 益 。误 差 加 权 滤 波 器 也 是 根 据 预 测 分 析 所
得 的 L C信 息 构 造 的 。 P 基音 分 析模 块 通 过 自相 关 分 析 推 得 基 音 周 期 , 此 信 据 息搜 素 自适 应 码 本 , 定 最 佳 自适 应 码 本 矢 量 , 到 语 音 确 得 中具 有 准 周 期 特 性 的 激 励 ; 后 再 搜 素 固定 码 本 , 据 最 然 根
自适应多速率宽带语音编码算法的研究与仿真实现

2 . 5 1 . 5, 8 2 , 4 8 , 4 2 , 2 6 , . 5 和 3O ,98 1. 5 1. 5 1 . 5 1. 5 8 8
A MR WB编码器 的 L C分 析和码 书搜索 都是 - P 在 1 . Hz的采 样 率下 进 行 的 , 以要把 输 入 信 28k 所 号 的采样率 降 低 到 1 . Hz 这 样 每 帧 的 样 点 由 2 8k , 3 0个下 降到 2 6个 。降采 样后 的 信号 通过 截 止频 2 5
率模 式一般 用于 非常恶 劣的无线 信道 环境或 者 网络 拥塞 的时候 。 语音 的采 样频率 为 1 Hz 0ms 6k ,2 为
一
帧 。对 两 个 低 、 频 带 5 ~ 64 0 Hz和 64 0 高 O 0 0 ~
70 0Hz 别 进 行 独立 编码 , 降低 复杂 性 , 高 0 分 以 提 编码效 率 。笔者在 深入 分 析和 研究 AMR wB原 ] — 理 的基础上 , 对算 法进行 了仿真 实现 , 对合 成语音 并
中图分 类号 : TN9 2 3 1 . 文献标 识码 : A
3 P于 2 0 GP 0 1年 3月 公 布 了用 于 第 三 代 移 动 通信 系统 WC MA 的 自适 应 多 速 率 宽 带 ( D AMR -
WB, a t eM ut R t ie a d 语 音 编 码 算 Ad pi l- aeW d b n ) v i 法 标 准 。2 0 0 2年 1月 ,T 采 纳 了 AM W B 编 码 IU
自适 应 多速 率宽 带 语 音编 码 算 法 的 研 究 与仿 真 实现
微信语音识别算法与实现技术研究

微信语音识别算法与实现技术研究随着智能手机的普及和人们对科技的高度依赖,语音识别技术也迅猛发展。
微信语音识别算法与实现技术成为了近几年的研究热点。
微信语音识别技术是指在微信聊天对话框中,用户使用语音输入的信息被自动转化成文本信息的技术。
本文探讨微信语音识别算法与实现技术研究,并通过后续的案例研究探讨其应用现状和未来趋势。
一、微信语音识别算法微信语音识别技术的核心算法是语音识别算法。
微信语音识别算法基于深度学习技术,主要有两种模型:卷积神经网络模型(Convolutional Neural Network,简称CNN)和循环神经网络模型(Recurrent Neural Network,简称RNN)。
卷积神经网络模型(CNN):CNN模型,是一种经典的计算机视觉模型。
其原理是通过一系列卷积层和降采样层,提取输入信号的局部特征,进而实现图像识别的目的。
在语音识别算法中,CNN模型也能很好地提取输入信号的局部特征,从而实现语音到文本的转换。
循环神经网络模型(RNN):RNN模型是一种常用的序列学习模型。
与传统的神经网络模型不同,RNN模型通过记录之前的输入信息,能够编码上下文信息,这样就能更好地处理序列数据。
在语音处理中,每个语音信号都是时序信号,因此RNN模型也成为了微信语音识别的利器。
二、微信语音识别技术实现微信语音识别技术实现分为前端处理和后端处理两个部分。
前端处理:前端处理主要负责语音信号的处理和特征提取,其流程包括预加重、分帧、加窗及快速傅里叶变换(FFT)等步骤。
预加重:因为语音信号是实际信号,其能量主要集中在低频部分,高频部分的细节信息往往被掩盖,预加重旨在增加这部分高频能量,保留更多的语音细节。
分帧:将语音信号分段,把每一段都看作定长的时域信号,并假设在这一段时间内,语音信号近似是平稳的。
加窗:语音信号需要进行滤波预处理,加窗是一种常用的平滑方式。
在加窗恰当比例的时候,声音可以被很好地平滑地处理。
数字通信中的语音编码技术

数字通信中的语音编码技术数字通信技术是当前社会中应用最为广泛的一种通信方式,我们平时使用的手机、电脑、电视等都是基于数字通信技术实现的。
而在数字通信领域中,语音编码技术是其中非常重要的一个领域。
本文将会对数字通信中的语音编码技术进行详细介绍,包括其概念、应用和实现原理等方面。
一、语音编码技术概述语音编码是一种将人类语音转换成数字信号的技术。
正常人类语音每秒钟会有约25帧的语音信号,每帧包含了很多信息。
如果在数字通信系统中直接把语音信号传输,将会占用很大的带宽,造成通信的负担。
因此,对于数字通信系统来说,我们需要对语音信号进行压缩和编码处理,以便于在数据传输过程中占用更少的带宽,从而提高通信效率。
语音编码技术主要有两个阶段,即语音信号的采样和量化和语音信号的压缩编码。
采样和量化是指将语音信号转化为数字信号,并对数字信号的每一个样本进行一定的量化。
而压缩编码则是将量化后的语音信号进行编码,使其占用更少的位数,从而实现带宽压缩并提高通信效率。
语音编码技术的主要应用领域是手机通信和VOIP(网络电话),手机通信是我们日常生活中必不可少的通信方式之一。
由于手机的通信信道有限,因此需要对语音信号进行压缩编码以节省通信资源,从而实现高清晰度的通话。
而VOIP则是在互联网上进行语音通话的技术,也需要使用语音编码技术实现高质量的通话。
二、语音编码技术的实现原理语音编码技术的实现原理涉及到数字信号处理、信息论和信号处理等多个方面。
具体来说,语音编码技术的实现主要包括以下几个步骤:1、语音信号的采样和量化。
语音信号的采样和量化将模拟语音信号转换为数字信号。
在这一步骤中,对于语音信号的每一个样本进行一定的量化,将其表示为二进制数,以实现数字化信号的传输、处理和存储。
2、语音信号的预处理。
为了提高语音信号的编码效果,需要对语音信号进行预处理。
主要有高通滤波、分帧、时域抖动平滑等处理方式。
预处理的目的主要是消除语音信号中不必要的信息,以减少编码后的数据量。
G.726语音编解码系统的研究和实现

G.726语音编解码系统的研究和实现
随着通信和移动互联网的发展,语音编码的发展速度越来越快,国际电信联盟也在不断的更新编码方案,G.726是国际电信联盟建议的一种波形编码方式,其特点是编码语音质量高,延时短,稳定性好。
G.726是基于ADPCM(自适应差分脉冲编码调制)算法的,将标准的G.711输出信号进行再压缩。
G.726是一种非常有效的语音波形编码方案,本文就旨在设计一个G.726编码系统,实现语音的采集、编解码、播放、存储、传输等功能。
本文重点研究建议中的各个算法模块在DSP上的实现。
该设计将编码算法从整体上划分为自适应量化和自适应预测两个模块:在自适应量化模块中,分别实现了输入PCM格式转换、差分信号计算、量化定标因子自适应、自适应速度控制、单音信号和转移(瞬变)检测以及自适应量化6个子算法;在自适应预测模块中,实现了反向自适应量化、自适应预测和重建信号子算法。
文中详细叙述了算法的硬件实现方案,并从成本,可靠性上都做了考虑,力争朝产品化和商业化上发展。
本文严格遵循ITUG.726标准,按照标准的建议用MATLAB验证了每一编码模块,并创新地对算法进行了优化,满足编码算法MOS得分,算法验证符合要求后将其移植到DSP系统中,同时在一个系统中实现多种速率编码,很好的完成了一个G.726编码系统。
从AMR到EFR和HR语音编码器的转码方法研究与实现的开题报告

从AMR到EFR和HR语音编码器的转码方法研究与实现的开题报告一、研究背景:随着移动通信技术的不断发展,语音编码及转码技术也逐渐成熟。
其中,AMR、EFR和HR语音编码器是著名的语音编码技术。
它们对信号的压缩方式不同,所占用的码率和声音保真度也不同,因此在不同的场景下会有不同的应用。
然而,在某些情况下,需要将语音信号由一种编码器格式转换成另一种编码器格式。
这个过程被称为语音编码器转码。
为满足实际应用需求,需要了解不同编码器的优缺点,并研究语音编码器之间的转码方法和转码效果。
二、研究目的:本文旨在研究并实现AMR到EFR和HR语音编码器的转码方法。
具体目的如下:1.分析AMR、EFR和HR语音编码器的特点和差异;2.研究AMR到EFR和HR语音编码器之间的转码方法;3.实现转码算法,并对转码效果进行实验分析;4.总结研究结果,并提出改进和完善的建议。
三、研究内容:1. AMR、EFR和HR语音编码器的特点和差异研究。
2. AMR到EFR和HR语音编码器之间的转码方法研究。
主要包括以下方面的内容:(1)AMR、EFR和HR语音编码器之间的码率转换算法。
(2)AMR、EFR和HR语音编码器之间的算法优化。
(3)语音编码器之间的转码误差补偿方法。
(4)语音编码器之间的错误控制方法。
3. 实现AMR到EFR和HR语音编码器的转码算法,并进行实验分析。
(1)搭建语音编码器之间的转码系统。
(2)实现码率转换、误差补偿和错误控制算法。
(3)设计实验方案、进行实验并分析结果。
四、研究意义:1.为不同语音编码器之间的互通性提供技术支持,促进移动通信技术的发展。
2.提高语音编解码技术水平和应用能力。
3.丰富语音编码器的应用场景和用途,满足不同情况下的实际需求。
低速语音编码

低速率语音编码的实现与仿真摘要:近年来,随着通信与计算机网络的飞速发展,低速率语音编码以其低速率且良好的编码质量等特点,在数字通信中越来越受到重视。
低速率语音编码方案主要是基于LPC-10,混合激励线性预测(MELP),多带激励编码(MBE),正弦变换编码(SCI)等。
它们大都能够工作在2.4kbps速率下。
本文对LPC-10进行了研究,以LPC模型为原型,通过联合帧、矢量量化及参数内插等技术,实现了一种低速率语音编码算法。
归一化互相关函数基音检测算法(NCCFPDA)的引入,提高了清浊音判决的准确率;线谱对(LSP)参数的量化特性,降低了误差率,提高了算法的稳健性;固定矢量量化码本(LSPVQ码本)提高了量化精度并降低了传输码率;联合帧的应用,较好的平衡了低码率与语音质量严重恶化的矛盾,而与参数内插技术的结合更加降低了传输码率。
通过该算法获得了比较满意的合成语音,并在MATLAB中得到实现,验证了算法的可行性。
关键词:语音编码,基音检测,LSP,MATLAB目录第一章绪论 (4)1.1引言 (4)1.2低速率语音编码研究现状 (4)1.3常用低速率语音编码算法 (5)1.3本文主要研究内容及章节安排 (6)第二章 LPC-10编码算法 (7)2.1LPC-10编码算法的理论依据 (7)2.1.1 语音信号的产生模型 (7)2.1.2语音信号的线性预测分析[8] (7)2.2LPC-10编解码算法的分析[9] (8)2.2.1 LPC-10编码算法分析 (8)2.2.2 计算声道滤波参数RC (9)2.2.3 计算增益RMS (10)2.2.4 提取基音周期和检测清/浊音 (10)2.2.5 参数编码与解码 (10)2.2.6 LPC-10解码算法分析 (10)2.3LPC-10声码器存在的问题[9] (11)第三章 900BIT/S极低速率编码算法 (12)3.1算法概述 (12)3.2编码原理 (13)3.2.1预处理 (13)3.2.2线性预测分析 (14)3.2.3 NCCFPDA算法[12] (16)3.2.4 矢量量化[9] (19)3.2.5参数编码 (20)3.3解码原理 (20)3.3.1参数解码 (21)3.3.2合成语音 (21)3.4本章小节 (22)第四章低速率语音编解码算法的仿真实现 (23)4.1仿真实验平台 (23)4.2编解码器的工作流程 (23)4.2语音编码仿真结果 (24)第五章结论与展望 (25)5.1结论 (25)5.2展望 (25)参考文献 (26)第一章绪论1.1引言语音通信是一种非常重要且普遍的通信方式。
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根据贪心的规则往前读进bit,直到在树中 匹配Huffman码字(此时必定到达 Huffman树的叶子节点,左右指针为空)
因为Huffman编码是无前缀编码,所以利 用贪心的规则往前读入bit是正确的。
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EAAC+语音编码算法的研究与实现 4 毕业设计工作总结
取得的成果
EAAC+ 编解码器 MDCT和Huffman算法 代码、翻译、论文
aacPlus (= MPEG-4 High Efficiency AAC)
Enhanced aacPlus (= MPEG-4 High Efficiency AAC + MPEG-4 Parametric Stereo)
参考资料和任务要求
主要参 考资料
• EAAC+音频编解码协议标准 • MPEG-4音频编码协议标准 • EAAC+音频编解码算法参考源程序
N 1 4
后处理
X (2 p) Re[ Xfe ( p)] X ( N / 2 1 2 p) Im[ Xfe ( p)]
p 0,1,...
N 1 4
MDCT的快速实现
N点MDCT运算只 需N/4点FFT完成 乘法次数降为 2N+(N/2)*log(N/4)次
1
2
4
算法的时间渐进复 杂度由O(N^2)降 到O(NlogN)
typedef struct treeNode { struct treeNode *leftChild; struct treeNode *rightChild; int index; }Huffman; //树的定义即为递归定义 //非叶子.index=-1,叶子的index为 //序号
•根据符号的累积出现概 率,动态地建立一个二 叉树,用左右指针连起 来; •即将使用次数多的代码 转换成长度较短的代码 ,而使用次数少的可以 使用较长的编码,并且 保持编码的唯一可解性
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EAAC+语音编码算法的研究与实现
汇报内容
EAAC+语音编码算法的研究与实现
课题的主要任务
毕设工作思路
所做的主要工作
毕业设计总结
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EAAC+语音编码算法的研究与实现 1 课题的主要任务
EAAC+ 背景
Enhanced aacPlus编解码方案的组成
Eaac+
1. aacPlus=Mpeg AAC LC +SBR;
2. 对部分关键算法深入的还不够, 在算法原理和技术细节方面更是 如此,有的时候还存在“投机” 的心理
存在的不 足和问题
4.编写的程序效率不够高,和 3GPP经过优化而实现的部分相 比较,无论在时间和空间上都存 在较大的优化空间
3.英文文献某些地方翻译不够准 确,特别是一些专业名词的翻译 上,不符合翻译习惯
3. 学习Enhanced aacPlus 的编解码流程框架以及主要 算法模块
3GPP 技术规范
3GPP TS 26.401.V7.0.0
Enhanced aacPlus general audio codec; General description.
3GPP TS 26.403.V7.0.0
Enhanced aacPlus general audio codec; Encoder Specification AAC Part.
2
i 0,...
N 1 4
FFT(N/4点)
Xf ( p)
N / 4 1 i 0
xf (i) exp[ j( N / 4 ip)]
e
p 0,1,...
N 1 4
旋转
Xf e ( p) Xf ( p) exp[ j (
2 2 i )] N 8N
p 0,1,...
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感谢顿玉洁老师的指导,无论在课题的 研究上还是对我某些“投机”做法的严 厉,老师教会了我太多
特别感谢我体弱多病的父亲,父母对我 的付出难以言表
最后,感谢今天我的答辩评委老师, 您们辛苦了,谢谢!
汇报人:穆裔坤 指导教师:顿玉洁
2007年6月26日
AAC 编码
最简单的AAC编码框图 滤波器组的编解码结构框图
工作重点放在Huffman算法模块和MDCT算法上
MDCT的快速实现
MDCT的主要功能是完成输入信号的时频映射:
N 1 n 0
X (k ) 2 x(n) cos[
2 1 N (n n0 )(k )], k 0,1,... 1 N 2 2
对AAC滤波器组中的
MDCT算法和Huffman模 块进行了深入分析; 对MDCT算法的快速实
现以及Huffman模块的二
叉树法提出了实现方案
认真分析了编码算法。
存在的问题
1. 对参考文献中的知识点的理解 不够深入,很多时候存在“知其 然而不知其所以然”甚至“不知 其然”的情况,暴露出专业知识 不够扎实的问题
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EAAC+语音编码算法的研究与实现 2 毕设工作思路
工作时间表
对前一阶段的整体工作进行总结,拟定论文大纲 完成毕业论文
Setp4 15—18 周
对编码器的框架与流程进行分析 结合解码器,进一步加深对EAAC+编码框架与流程的理解 研究重点放在AAC算法部分,特别是其中的MDCT算法 及Huffman模块 阅读参考文献和源代码,学习EAAC+编码框架与流程 初步学习主要的算法模块 阅读参考源代码,理解SBR部分的实现过程和流程
3
加法次数降为 N+(N/2)*log(N/4)次
N越大时,算法效
改进后的MDCT快速算法的主要特点
率提高的越明显
Huffman模块
Huffman 编解码算法
•是一种无前缀,可 变长的编码方法; •Huffman编码的关 键是建Huffman树; •建树的原则根据符 号出现的概率来建立 ,符号累积出现概率 越小,则权值越小。
1. 音频编解码算法的一般 方法和流程,以及主要 的编码技术
5. 完成毕设论文,文 献翻译和源代码
论文
理论 学习
4. 认真分析MDCT快 速算法和Huffman算 法模块,提出一类解 决方案
技术 规范
MDCT Huffman
2. 学习3GPP Technical pecification
EAAC+
在老师的指导下,通过查阅相关文 献资料,上述工作全部完成,并对 自己的实现方案进行了分析
x1 (i ) jx3 (i ) xf (i ) x (i ) jx (i) 4 2 N 1 8 N N i ,... 1 8 4 i 0,...
的 快 速 实 现
MDCT
预处理 旋转
xf e (i ) xf (i) exp[ j (
2 2 i )] N 8N
•Huffman解码是根 据建立的Huffman树 进行二进制码串的解 码,即找出一条从根 到叶的路径 •我的实现方案是基 于经典的“贪心原则 ”
Huffman模块
Step 3
树结点的数据结 构
Step 1
•经典Huffman定义: {Is_Leaf,Left_SubTree, Right_Subtree,index}; •huffman树的内部节点 不是符号。所以没有必 要有字段来表示是不是 叶子节点(isleaf)
通过查阅文献和资料, 掌握音频编解码算法的 一般方法和流程,了解 了音频编码的不同方法 和关键技术; 掌握了EAAC+音频编 解码系统-4音频编码 协议,认真分析了AAC编 码算法
在C99标准下,编程实 现了MDCT快速算法和
Huffman模块二叉树法
翻译了3GPP TS 26401 以EAAC+编解码方案整 体框架以及实现的MDCT 快速算法、Huffman模块 为重点完成了毕设论文
缺点
运算量庞大,如果通过矩阵直接实现该运算 共需要(N^2)/2次乘法和N(N-1)/2次加法运算
利用FFT的共轭对称和三角函数的性质 N点的MDCT 只需进行N/4点FFT运算
快速
实现
对输入做移位
3N 3N N 1 2i ) x( 2i ) i 0,... 1 4 4 8 3N N N N x2 (i ) x( 1 2i ) x(2i ) i ,... 1 4 4 8 4 N N N x3 (i ) x( 2i ) x( 1 2i ) i 0,... 1 4 4 8 N 5N N N x4 (i ) x( 2i ) x( 1 2i 2i ) i ,... 1 4 4 8 4 x1 (i ) x(
贪心法
贪心 原则
• 从枚举思想发展而来; • 每次选择局部最优策略, 而不考虑对今后的影响; • 可以做无回溯的决策;
贪心
性能
• 很多时候,贪心得不到最优 解,但效率高; • 贪心策略解的最优性较难分析。
Huffman解码
对于要解码的Huffman二进制流,依次读 入1个bit的数据,是0则进入左子树,是1 则进入右子树。
3GPP TS 26.404.V6.0.0
Enhanced aacPlus general audio codec; Encoder Specification SBR Part.
3GPP TS 26.405.V6.1.0
Enhanced aacPlus general audio codec; Encoder Specification parametric stereo part.
• 掌握音频编解码算法的一般方法和流程,了解音频编码关键技术