基于CELP的语音编码资料
基于celp编码的语音帧擦除掩蔽算法
结 论本文提出一种基于直线拟合的基音推导方法用于基音估同时采用对声门脉冲进行再同步技术来提高帧擦除掩蔽后的语音合成质量，该方法主要用于G.729编码器中，通过对不同帧擦除条件下的PESQ 测量，与标准G.729编码器中的擦除掩蔽算法相比，本文提出的方法提高了语音质量，并取得良好的掩蔽效果。
实验证明本文提出的方法对CELP 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5时间/s （a ）原始语音波形图0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5时间/s （b ）G.729 3%帧擦除解码语音波形0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5时间/s （c ）修正的G.729 3%帧擦除解码语音波形图1 帧擦除掩蔽效果图Networking ，IEEE Computer Society ，2006.[5] Jayant N S ，Christensen S W. Effect in Waveform Coded Speech and Improvements Even Sample-Interpolation Procedure [J].IEEE Communications ，1981，29（2）：101-109.[6] Gueham T ，Merazka A ，Markovic G ，et al. An enhanced insertion packet loss concealment method for voice over IP network services [C]//2017 40th International Conference on Telecommunications图5 MBUS_CTRL指令3.2 MBUS_MSG 指令MBUS_MSG指令如图6所示，用于请求启动站及处理应答。
当EN位和“首次”输入都为1时图6 MBUS_MSG指令4 结论本文通过实验调试，实现了1500V开关柜和35kV开关柜的状态信息的显示监测，证实此组网方案切实可行，满足设计要求，实现了变电所内主要设备的综合监控，大大提高了人工工作效率，减少了设备的故障率。
移动通信中的语音编码技术
移动通信中的语音编码技术在当今高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是与亲朋好友保持联系，还是进行商务沟通，清晰流畅的语音通话质量始终是用户关注的重点。
而在这背后，语音编码技术发挥着至关重要的作用。
语音编码技术的主要任务是在尽可能保证语音质量的前提下，降低语音信号的数据量，以便更高效地在移动通信网络中传输和存储。
这就好比我们要把大量的物品装进一个有限空间的箱子里，需要巧妙地压缩和整理，同时还要确保物品的完整性和可用性。
要理解语音编码技术，首先得了解语音信号的特点。
语音信号实际上是一种时变的模拟信号，包含了丰富的信息，如音高、音强、音色等。
传统的模拟通信方式直接传输这样的模拟信号，不仅占用带宽大，而且容易受到干扰。
而数字通信则将模拟语音信号转换为数字信号进行传输，这就需要对语音进行编码。
在移动通信中，常用的语音编码技术可以大致分为三类：波形编码、参数编码和混合编码。
波形编码是一种尽可能保留原始语音信号波形的编码方式。
它的优点是语音质量高，能够接近原始语音，但缺点也很明显，就是编码速率较高，需要较大的带宽资源。
常见的波形编码技术有脉冲编码调制（PCM）和自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）。
PCM 是最基本的编码方式，通过对模拟语音信号进行均匀采样和量化，将其转换为数字信号。
ADPCM 则是在 PCM 的基础上，根据语音信号的特点自适应地调整量化步长，从而在一定程度上降低了编码速率。
参数编码则是完全不同的思路。
它不是直接对语音波形进行编码，而是通过分析语音信号的产生模型，提取语音的特征参数进行编码传输。
这种方式编码速率很低，但语音质量相对较差，容易产生失真。
常见的参数编码技术有线性预测编码（LPC）。
LPC 基于语音信号的线性预测模型，通过计算预测系数来描述语音的特征。
混合编码则是结合了波形编码和参数编码的优点。
它在保留一定语音波形信息的同时，也对语音的参数进行建模和编码，从而在较低的编码速率下获得较好的语音质量。
从基于CELP的语音编码器中去除回旋噪声的系统和方法[发明专利]
![从基于CELP的语音编码器中去除回旋噪声的系统和方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/169c55df376baf1ffd4fad3d.png)
专利名称：从基于CELP的语音编码器中去除回旋噪声的系统和方法
专利类型：发明专利
发明人：卡尔彦·甘尼山,侯·里,普拉伯海特·格普塔
申请号：CN94112982.9
申请日：19941219
公开号：CN1113586A
公开日：
19951220
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：通过去除静音阶段的回旋噪声改进当在噪声背 景条件下操作时由一个如VSELP编码器那样的基 于CELP的编码器处理的语音的听觉。
这是通过在 没有检测到语音时去除输入信号的低频分量来实现 的。
通过使用许多VSELP编码器内部参数确定语 音和非语音条件，语音活动检测器区分语音类的周期 信号和噪声类的非周期信号。
为防止VSELP编码 器针对非周期信号确定出语音，对输入信号使用一个 高通滤波器来去除VSELP编码器所搜寻的语音信 息。
申请人：休斯航空公司
地址：美国洛杉基
国籍：US
代理机构：中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：杨国旭
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CELP语音编码与TMS320C54x
CELP语音编码与TMS320C54x李镐炜，黄芝平，王跃科【摘要】介绍了码激励线性预测（CELP）编码的基本原理和新近推出的TMS320C54x定点DSP芯片，结合其指令特点探讨了TMS320C54x在实现CELP类语音编码方案的一些有效的编程方法。
【关键词】码激励线性预测；语音编码；数字信号处理； TMS320C54x【Abstract】 The fundamentals of code-excited linear prediction（CELP） speech coding as wall as the novel fixed-point DSP TMS320C54x are presented． Combined with the distinctive instruction set of TMS320C54x， some effective programming methods applied in the implementation of CELP class coders ard discussed．【Key words】 code－excited linear prediction CELP speech coding； digital signal processing； TMS320C54xe1 概述随着信息技术的发展，作为通信主要方式之一的话务通信不断向数字化方向发展，为了提高通信容量和质量，对话音编码提出的要求也越来越高。
不仅要求低码率、低延迟，而且要求有很高的话音质量。
先进的语音压缩编码的目标就是要在尽可能低的比特率下，最大限度的提取语音信号的特征信息，在接收端恢复尽可能清晰自然的语音。
目前，常用的编码方法可分为波形编码、参数编码和混合编码三种。
码激励线性预测（CELP）编码是采用合成分析法（Analysis-By-Synthesis）的语音编码，是一种典型的混合编码方案。
简述欧美及我国常用的语音编码技术
语音编码技术是指将语音信号转换成数字信号的过程，以便于数字通信和存储。
欧美及我国常用的语音编码技术有很多种，每种技术都有其特点和适用场景。
在本文中，我将对欧美及我国常用的语音编码技术进行简要描述，并分析它们的优缺点和应用范围。
1. PCM（Pulse Code Modulation，脉冲编码调制）PCM是一种最基本的编码技术，它将模拟语音信号按照一定的采样频率和量化位数转换成数字信号。
PCM具有简单、成本低廉的优点，适用于通信和存储。
然而，PCM需要较高的带宽和存储空间，而且在传输过程中容易受到噪声和失真的影响。
2. ADPCM（Adaptive Differential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调制）ADPCM是一种改进型的PCM技术，它通过差分编码和自适应量化实现了更高的压缩比和更好的抗噪能力。
ADPCM适用于语音通信和数字语音存储领域，可以有效地降低带宽和存储需求，提高语音质量。
3. CELP（Code Excited Linear Prediction，编码激励线性预测）CELP是一种基于语音产生模型的编码技术，它通过对语音信号的激励和线性预测参数进行编码，实现了更高的压缩比和更好的语音质量。
CELP适用于数字语音通信和存储，已经成为了现代语音编码的主流技术之一。
4. G.729G.729是一种窄带语音编码标准，它采用了多种高效的压缩算法和声学模型，实现了良好的语音质量和低码率。
G.729被广泛应用于IP通信方式和语音会议系统，能够在有限的带宽下实现优秀的语音通信效果。
5. AMR（Adaptive Multi-Rate，自适应多速率）AMR是一种自适应多速率语音编码技术，它可以根据网络条件和通信需求动态调整编码速率，实现了灵活的语音通信和存储。
AMR适用于移动通信和语音在线服务领域，能够提供高质量的语音体验。
以上是欧美及我国常用的几种语音编码技术，每种技术都有自己的特点和应用场景。
celp编码原理
celp编码原理CELP(CodeExcitedLinearPrediction)编码技术是一种立体声编码技术，它是近几年来数字音频编码技术中开发的一种新型编码算法，同时也是当今最流行的音频编码算法之一。
CELP编码技术由于其全面的可用性和良好的性能，越来越多地应用在音频的编码和解码中，这种编码技术的出现，极大地改善了音频编码技术的效率，使得音频可以获得更高的压缩比，同时也保持了良好的声音质量。
二、CELP编码技术的原理CELP编码技术的核心依赖于“线性预测”(Linear Prediction, LP)技术，它是一种时域压缩技术，可以有效地利用音频序列中的相关性，从而实现压缩。
CELP编码器通过一系列的线性估计(Linear Estimation, LE)来从音频信号中<提取关键信息>，并将这些信息进行压缩。
CELP编码的关键信息是关于音频序列的回归系数和该序列中的噪声，在实际应用中，编码器使用时域计算方法来估计音频序列的这些回归系数和噪声。
编码器可以把这些估计的回归系数和噪声信息压缩，然后将其作为编码后的信息发送给解码器。
CELP编码器采用的是一种叫做“划分LPC”(Split-Level Linear Prediction Coding, SLPC)的算法，该算法将一段音频信号分割成若干个短的时间段，每一个时间段有一个独立的回归系数，每一个回归系数都会独立的应用于该时间段的音频信号，从而将该时间段的音频信号分解为该时间段的噪声过程和单独的预测过程，从而得到更小的文件大小，优化音频压缩技术的效率。
三、CELP编码技术的应用CELP编码技术的应用主要用于数字音频的编码和传输，它既可以应用于立体声音频编码也可以应用于单声道音频编码，它的应用范围非常广泛。
1、CELP编码技术可以应用于数字电视、数字视频编码系统、数字CD和DVD等媒体系统中，以提高系统的性能和质量。
2、CELP编码技术也可以用于数字语音电话等数字通信系统中，为电话会议、即时通信和其他语音传输应用提供压缩率较高的编码和解码途径。
各种音频编码方式的对比
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。
语音编码LPC
输出带宽： 2.4 kbps
54 比特/帧 44.44 帧/秒 （22.5ms）
浊音/清音检测
浊音：
振值大 能量高
浊 音 语音
清音：
频率高 过零率高
振幅
清 音 语音
0
50
100
150
200
时 间 （样 点 ）
浊音/清音检测(2)
LPC-10中，输入信号通过1kHz低通滤波器
另外，人的声道形状及其变化规律是有限的 按一定的 时间段（帧）来计算声道滤波器的参数或语音谱包络
语音信号的短时功率谱
浊音
清音
语音信号产生的数字模型
基音周期 脉冲序列 发生器 清/浊转换 x(n) LPC系数
⊗
u(n)
声道模拟 滤波器
输出语音s(n)
随机噪声 发生器
增益
激励模型：
浊音：周期脉冲信号 清音：随机噪声
线性预测声码器器(Linear predictive Coder, LPC) 码激励线性预测(Code excited linear prediction, CELP) 正弦声码器 混合激励线性预测(mixed excitation linear prediction, MELP)
线性预测声码器(LPC)
i 5. 计算a (ji ) = a (ji −1) + ki ai(−−j1) , for i = 1, 2,...., i − 1;
R为Toeplitz矩阵，可用Levinson-Durbin算法求解：
6. 计算Ei = (1 − ki2 ) Ei −1 ; 7. if i < M , 转第2步。
声道模型：M阶全极点滤波器/AR模型 M M
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码激励线性预测语音编码（CELP）算法
6）借助于滤波器的初始记忆内容，将最佳激励信号通过级 联滤波器产生合成语音。 7）对每个子帧重复第（2）至第（6）步。 需要注意的是，在上述CELP语音编码方案中，基音预测器 对产生高质量的浊音语音发挥着十分重要的作用，这是因为 浊音语音被表征为由基音周期分隔的样点间大量相关的准周 期信号。而短时预测器在很大程度上排除了近样点的相关， 得到的短时预测残差信号是一主要由基音尖峰信号构成的低 密度准周期信号，如果没有基音预测器，只靠随机码书就不 能有效地产生类似于短时预测残差信号的准周期激励信号。
语音压缩编码的意义
• 这些实际应用的需求推动了语音编码、特 别是低比特率语音压缩编码理论与技术的 发展。因此，研究人员多年来一直致力于 在保持重构语音质量的前提下，提高语音 压缩效率的研究。
二、低速率语音编码技术的发展现状
低速率语音编码技术的发展现状
• 语音编码技术随着科技发展和其应用领域的拓 宽，更体现出研究的价值和意义。主要原因，首 先是语音编码技术日趋成熟，其次是社会对低速 率语音编码的需要也促进了各种语音编码技术的 竞争，使语音编码技术尽快走向成熟。16kbps和 8kbps的技术已经标准化，具备比较完善的理论 和技术体系，并进入使用阶段，目前对4kbps以 下语音编码标准的竞争十分激烈，已经有不少地 区性标准诞生。
• 为了获得与原始语音信号的最佳匹配， CELP编码模型需要频繁地修正时变滤波器 参数和激励参数。系统的分析过程是按帧 分序进行的，即首先确定时变滤波器的参 数，然后确定固定激励参数。分析帧的长 度和修正速率决定了编码方案的比特率。
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
此编码方案的基本步骤如下： 1）初始化短时合成滤波器和基音合成滤波器历史（通常初 始化为零值或低电平随机噪声）。 2）缓存一帧语音信号，然后对这帧语音信号进行线性预测 分析，确定一组LPA系数。 3）利用已经确定的LPA系数和线性预测误差滤波器A（z）， 计算未量化的残差信号。 4）为了有效的确定激励参数，将LPA帧分为几个子帧。 5）对于每个子帧，首先用开环方法或闭环方法确定基音预 测参数。一旦确定了基音预测器参数，则将基音合成滤波 器和短时合成滤波器组合在一起形成一个级联的滤波器。 其次用激励码书中的某一矢量去激励这个级联滤波器，得 到合成语音，再计算合成语音和原始语音之间的误差，经 感知特性进行加权后，选取均方误差最小的激励矢量作为 最佳矢量。
低速率语音编码技术的发展现状
• 最早的数字语音编码标准，是由CCITT对64kbps 脉冲调制（PCM）的建议，也即G.711建议。由 G.711引入的量化失真单位，考虑为1个失真单位 （QDU）。
• 第二个数字语音编码标准是32kbps的ADPCM， 接着又制定了16kbps的低延迟码激励线性预测 （LD_CELP）的标准，它们的量化失真单位都是 四个QDU。
三、码激励线性预测语音编码（CELP） 算法
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
•
码激励线性预测CELP（Code Exited linear prediction）编码技术是一种有效的中低速率语 音压缩编码技术，它以码本作为激励源，具有速 率低、合成语音质量高、抗噪性强及多次音频转 接性能良好等优点。在4.8~16Kb/s速率上得到广 泛的应用。 • 采用CELP算法的低速率语音压缩编码很多， 如北美的IS-95、IS-96，日本的JDC半速率标准， ITU的G.723、G.728和G.729采用的都是CELP算 法。
低速率语音编码技术的发展现状
1994年，由日本电报公司（NTT），法国电信（CNET） 和Sherbrooke大学与AT＆T合作研究，产生了8kbps语 音编码器标准G.729。地方性的标准很多，Motorola公司 提出了7.95kbps的VSELP编码器标准IS-54。日本无线系 统研究和开发公司（RCR）提出了3.45kbps的PSI-CELP 编码器，1990年由国际海事卫星组织INMARSAT提出了 4.15kbps的IMBE编码器，美国防卫部门（DOD）提出了 标准为FS1015的2.4kbps的LPC声码器。此后DOD在 1988年提出了标准为FS1016，码率为4.8kbpsCELP的编 码器，FS1016比FS1015具有更高的语音自然度，但是仍 然能感觉人工噪声。
基于CELP低速率语音编码算法 的研究
内容简介
• • • • 语音压缩编码的意义 低速率语音编码技术的发展现状 码激励线性预测语音编码（CELP）算法 语音编码的前景
一、语音压缩编码的意义
语音压缩编码的意义
语音是语言的声学表现，是人们传达信息最 自然、最有效以及最常用的途径，它可以传递情 绪、态度以及其他个人化信息。语音编码是其中 一个重要领域。 语音编码是数字化语音传输和存储的基础技 术，用压缩语音信号的数字表示而使表达这些信 号所需的比特数最小。与模拟语音相比，使用语 音编码技术的数字语音传输和存储系统，具有可 靠性高、抗干扰能力强、便于快速交换、易于实 现保密、复用、打包和价格低廉等优势。
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
1、码激励线性预测语音编码（ CELP ）的模型 码激励线性预测语音编码（ CELP ）算法
随机激励线性预测模型
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
• 根据上图给出的语音合成模型，可以给出如图所示的基于合成分 析过程的CELP语音编解码模型。
Байду номын сангаас
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
语音压缩编码的意义
压缩后的语音用于传输，可以降低每路话音所需 带宽，在同样的带宽内传输更多路的语音；用于存储， 可以节约空间，提高存储语音长度，降低成本。如果 将语音编码技术与网络合并成一个整体结构，可以减 少通信成本，提高效率，有利于网络资源的管理。它 在各种通信系统中占有重要地位。 比如，在移动通信、卫星通信、军用通信和网络 通信中，双方或者多方的话音传输、呼叫服务、多媒 体查询等它都具有广泛应用。