基于melp极低速率语音编码算法的研究

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1、RESEARCHOFVERYLOWBITRATESPEECHENCODERBASEDONMELPA砀esisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHOUZi-yangSupervisedbyProf．WUZhen-yangSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityJanuary2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行

2、的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：J堡阻日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布

3、(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。～虢脚燧名：狴吼删摘要极低速率语音编码技术在军事通信、保密电话等领域有着十分重要的应用。在军事、卫星通信系统中，信道的资源十分紧张、带宽很小、信道质量较差、干扰也很严重，因此需要尽可能地降低语音编码速率来保障数字保密语音通信系统的可靠性，以提高军事通信系统的整体抗干扰能力。在低速率语音编码算法标准中，2400bit／s的混合激励线性预测编码(MixedExcitationLinearPrediction，MELP)

4、是一个十分优秀的语音编码算法，本文研究的重点就是在MELP算法基础之上，通过矢量量化的方法将语音编码的速率降低到800biffs。首先，本文根据TIMELP声码器的C语言实现以及相关的一些论文，对2400biffsMELP算法的参数提取以及语音合成过程作了详细的分析。然后，根据矢量量化的思想，将4帧MELP子帧联合为一个超帧，设计出了两种不同的800biffs声码器方案。方案一的算法较简单，算法将4个MELP子帧联合为一个超帧，然后对超帧用72比特进行量化，从而得到800biffs的语音编码速率。对于傅立叶级数幅度值以及抖动标志这两个参数，

5、算法在编码端不进行量化和传输，在合成端则生成幅度平坦并强制不抖动的激励来合成语音；对于线谱频率(LinearSpectrumFrequency，LSF)参数，算法对第二个和第四个子帧采用和MELP相同的方法进行量化和传输，而对第一个和第三个则不进行量化和传输，在合成端通过线性插值的方法进行恢复；对于基音周期、增益、子带声音强度三个参数，算法将其分别联合为4维、8维、16维的矢量，然后分别进行矢量化处理。该方案声码器的语音质量客观感知得分(PerceptualEvaluationSpeechQuality，PESQ)为2．324(男)、2．1

6、41(女)，而2400biffsMELP声码器对应的PESQ得分为2．964(男)、2．705(女)。方案二的算法仍然是将4帧MELP子帧联合为一个超帧，然后对超帧用72比特进行量化。不同的是，方案二对超帧的模式进行了划分，其根据超帧包含浊音帧数目的多少将超帧分为5种模式。对于不同的模式，比特的分配方案以及矢量量化的方法均不同。本质上该方案是构建了更精细的码本，从而提高语音的合成质量。该方案的PESQ得分为2．657(男)、2．431(女)，由此可见方案二声码器的语音合成质量要明显优于方案一的，并且也更接近2400biffsMELP声码器的

7、语音合成质量。关键字：极低速率语音编码：混合激励线性预测编码；声码器AbstractVerylowbitratespeechencodingtechnologyiswidelyusedinmilitarycommunicationandconfidentialtelephone．Inmilitaryandsatellitecommunicationsystems，channelresourcesarestretched；thebandwidthisverysmall；thechannelqualityisverypoor,andinterf

8、erenceisveryserious．Tomakedigitalsecurespeechcommunicationsystemmuchmorerobustandimprovet