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1、第37卷第6期 电 讯 技 术 Vol.37No.61997年12月 TELECOMMUNICATIONENGINEERINGDec.1997●学术论文与技术报告3多速率语音压缩编码系统33333杨 震 毕厚杰关键词:信号处理,语音编码【摘要】本文设计了含有各种压缩算法,各种速率的语音编码系统,尤其对低码率系统进行了研究,使低码率压缩系统之合成语音具有较高的质量。整个系统还包括了适合宽带通信采用ATM交换所要求的分层编码系统和采用SAD(静音检测)技术构成的变比特率编码系统。借助于此设
2、计可对众多码率下的压缩算法其质量进行综合评价。窄带语音,模拟信号频带仅约311kHz,经PCM方式数字化后数码率达64kbös一、引 言(CCITT建议G1711),所需传输频宽是模拟21世纪的通信具有四化的特征:数字时的十几倍。即使将来传输通路全部光纤化,化、宽带化、多媒体化和个人化。通信的主要带宽大大加宽后,就信号的存储问题而言,对内容是声音、图像和数据的传送,所以它们的原始数据进行压缩以节约存储量仍是极为必数字化早在几十年前就已开始,至今已成功要的。地建立了许多标准。对声音的数字化而言,研经过二十多年的发展,已开发了许多语究
3、工作目前仍集中在几个方面,首先是各种音信号的压缩算法,研究工作多集中于窄带音质信号(窄带语音、宽带语音、音频信号、高语音领域,因为目前通信用的就是窄带语音,保真声音)的数据量压缩以节约传输频带;其另外该领域的信号压缩思想也可被宽带语音次是研究适合将来通信网传输方式的声音信和音频信号压缩领域借鉴。在窄带语音压缩号数字化形式(比如分层编码、变速率编码)编码范围内,低码率(小于418kbps)的压缩以及在传输中遇到的问题(比如时延、信元丢方案仍是一个研究热点。失的补偿等)。信号传输频带的压缩之重要性本文设计和改进了各种码率的压缩方是不言
4、而喻的,尤其是目前线路的宽带化尚案,将其合成在一个软件中,借助于此可对同未实现之前。信号数字化后频带远远宽于其一声音源信号进行各种方案的质量评价。模拟频带就成了一个严重的缺点,比如一路3本文于1997年9月15日收到。二、多速率语音压缩系统33南京邮电学院整个系统原理框图如下所示。333上海交通大学·15·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.图1 多速率语音编码系统编码算法选择ADPCM嵌入式编码带静默检测的嵌入编码改进CELP多脉冲编码极低
5、码率编码器图2 系统所含的各种算法 中文系统采用UCDOS,并由特显功能算法各有3种速率编入系统算法中,对应每支持(在UCDOS下键入RDSLTX即可)本样值4bits,3bits和2bits。带SAD(静音检系统处理声音信号的长度仅取决于硬盘的存测)的嵌入ADPCM码率取决于具体讲话内储量。容,下一节会具体谈到。多脉冲码率在9.6图2中的编码算法码率从上到下选择不kbös左右(20ms16个脉冲激励)而改进的同算法时是逐渐下降的,当然每一种算法还CELP算法码率在3.8kbös～613kbös之有不同的比特率,比如ADPCM和
6、其嵌入式间,至于极低码率编译码系统框图如图3。图3 极低码率编译码系统·16·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 可见该系统考虑到在极低码率下主要是字网的发展,对信源编码器提出了新要求。由要求可懂度较高,编码噪声小。而人声音能量于为提高传输效率,线路频带划分最好不是大多集中在2kHz以下,因而对输入声音限固定的,而是动态分配的,正如ATM网那带后降低了抽样频率,再用改进的CELP进样,于是希望像语音这样的一些业务,采用变行高压缩比编码。合
7、成的语音信号可懂度是比特率编码,因为语音有许多停顿,且交互谈令人满意的。话时绝大多数场合是一方讲,一方听,一方各种算法中,ADPCM和MPLPC原理听,听的一方并无信息要传输,统计表明,其众所周知,读者可在各种文献中查到。本文主实有声期占总的通话时间的4311%(英语)[4]要简介其余分层和变比特率编码及改进和42%(汉语),因而在ATM网中,希望采CELP算法。至于ADPCM算法和MPLPC用SAD技术,无声时不发信元,平均码率大[1][8]算法效果可见作者其余二篇文章,多脉大降低,节省了传输频带。不过SAD可能带[4]冲编码亦
8、是改进算法。来剪音问题,我们采用降低静音判决门限[5]及类似于语音识别中的端点放松法来解三、分层编码及采用SAD的决。下图给出一次语音端点检测实验的结果,编码器仅在图中两竖线间检测到语音信号时变比特率编码向收方传送编码信号,收方对未传送信号的近年来
