基于多带激励的低速率语音编码分析与实现

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1、基于多带激励的低速率语音编码研究与实现础的低速率窄带语音编码技术。语音编码技术有着广泛的发展和应用前景，它在各个领域的主要应用可以归纳以下为两类【1】：1)语音信号的数字传输该类应用主要包括数字通信系统、个人移动通信、多媒体通信和保密话音通信系统。这类通信系统与模拟系统相比具有抗干扰强、保密性好和易于集成化等优点。信道条件、延时和数据速率是该类应用考虑的因素。图1．1为该类应用的框图。输入语输出语图1．1数字语音通信系统2)语音信号的数字存储该类应用又称为数字语音录放系统，主要应用于数字录音电话、语音信

2、箱、电子留言薄、发声字典、多媒体查询系统以及各类电子发生玩具。与模拟语音录放系统相比，具有灵活性高、可控性强和寿命长等优点，这类应用对编码实时性要求不高，但要求有较高的压缩效率以降低存储器的容量，同时还要求有较好的语音质量。图1．2是该类系统框图。图1．2数字语音录放系统1．2语音编码性能评价方法语音编码的根本目标就是在尽可能低的编码速率下获得尽可能高的语音合成质量，同时还应尽量减小编解码延时和算法复杂度，并且要求有一定的抗噪声性能。因此，编码速率、合成语音质量、编解码延时、算法复杂度以及鲁棒性这5个因

3、素就成了一个语音编码算法性能的基本指标。这些因素之间相互制约，存在着密切的关系，在具体评价一种算法的优劣时，要根据实际情况，综合考虑5个因素进行性能评价。1)编码速率第一章绪论编码速率一般用“比特／秒”(bps)来度量，一般用I来表示，表示编码速率，或者用“比特／样点”(b／p)来度量，表示每个语音样点编码时所用的比特数，一般用R表示。I和R关系，通过采样速率联系起来，即I=R毒f

4、在语音编码中，通常将速率在32kbps以上称为高速率，4．8～16kbps称为中速率，4．8kbps以下称为低速率。2)合

5、成语音质量合成语音质量是语音编码器最重要的性能指标之一。如何进行语音质量的评价是语音编码领域的一个重要课题，由于它涉及到人的听觉心理等方面，因此是一项很困难的任务。通常采用的语音质量评价方法可以分为主观评价方法和客观评价方法两种。主观评定方法主要包括平均意见得分(MOS)、判断韵字测试(DI盯)和判断满意度测量(D触Ⅵ)等，它们根据人对语音的主观感觉来评定编码质量，因此适用于各种码率的编码，应用非常广泛。最常用的主观评测标准主要是MOS分。参加测试的实验者从五个等级中选择其中某一级作为对测试语音的评定，

6、全体实验者的平均得分则为所测语音的MOS分。由于主观和客观上的原因，每次测试的MOS分会有波动，因此不同测试中的MOS分可比性不大。MOS分的五级标准吲如表1．1所示：表1．1MOS评分等级表MOS评分质量等级收听注意力等级5优可完全放松，不需要注意力4良需要注意，但不需要明显集中注意力3由中等程度的注意力2差需要集中注意力l劣即使努力去听，也很难听懂在数字语音通信中，通常将MOS分4．O~4．5称为网络质量，MOS分3．5左右称为通信质量，MOS分3．O以下称为合成质量。DRT是反映语音清晰度和可懂度

7、的一种测试方法，主要用于低速率语音编码中。对于汉语语音，我国也制订了类似的语音清晰度标准。D—W是对语音质量的综合评价，它是在多种条件下对语音质量可接受程度的一种量度。对于语音的主观评测，通常需要一定的人力和物力，花费较大，因此限制了其在普通场合中的应用。客观评定方法分为时域客观评价和频域客观评价。时域客观评价测度定义为4基于多带激励的低速率语音编码研究与实现被测系统的输入语音和输出语音在时域波形比较上的失真度，这种方法仅适用于波形编码。时域客观评价主要包括信噪比(SNR)和平均分段信噪比(SegSNR

8、)。频域客观评价测度一般有谱距离测度、LPC倒谱距离测度、对数谱距离测度和MEL谱测度。这类测度中，若测度计算结果值越小，说明合成语音与原始语音越接近，被测语音质量就越好。在客观评价方法中，ITU．T最新建议标准P．862中的PESQ①erceptualevaluationofspeechquali劬算法考虑了人对语音信号的听觉感知和认知，因此和主观评价结果相关度可达O．95，广泛应用于编解码或系统评估、选择和优化。3)编解码复杂度编解码复杂度可分为运算复杂度和空间复杂度两种。运算复杂度一般用每秒所需百

9、万条指令数(MPS)来表示，空间复杂度一般用所需存储器大小来表示。4)编解码延时编解码延时是指算法本身引起的延时。在实时通信系统中，编解码的延时对通信质量有很大影响，延时较大会产生回声等不利影响，因此也是影响语音编码性能的重要因素。5)鲁棒性鲁棒性反映的是语音编码器在信道出错或语音受干扰时的抗干扰能力。1．3项目来源及研究方向本文的选题来源于西安电子科技大学信息科学研究所与一家数字端机生产企业合作项目的纵向扩展，着重于按照数字移动无线(DM