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8～32kb/s宽带嵌入式变速率语音编解码算法研究

作　者: 刘泽新
导　师: 鲍长春
学　校: 北京工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 语音编码 嵌入式语音编码 代数码激励 变换码激励
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 137次
引　用: 1次
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内容摘要


随着IP传输业务的迅速发展以及IP电话的广泛应用,嵌入式变速率语音编码成为当前国际上最前沿的课题之一。目前,国际电信联盟标准化组织(ITU-T)正在制定嵌入式变速率的G.VBR国际语音编码标准。在此背景下,本文基于代数码激励线性预测和变换码激励两种编码技术,完整地设计了一套五层的宽带嵌入式变速率语音编码器。本编码器作为G.VBR国际语音编码标准的候选编码器之一提交给了ITU-T。根据ITU-T G.VBR的TOR(Terms of Reference)要求,本文首先提出了一套基于代数码激励线性预测(ACELP)的8~32kb/s五层嵌入式变速率语音编码方法。在此方法中,核心层(8kb/s)采用基本的代数码激励线性预测编码算法,各增强层(12kb/s到32kb/s)在核心层代数码书基础上,通过增加代数码书脉冲个数来实现;为了实现各层间相互嵌入式的关系,本文采用了多级目标矢量,即代数码书的搜索是在前一级代数码书基础上搜索得到的,而不是孤立的;为了实现参数的更好匹配,各层采用了独立的自适应码书,并对滤波器状态进行独立更新。其次,为了提高高层的编码质量,本文又提出了一种基于变换码激励(TCX)的增强三层(24kb/s)和增强四层(32kb/s)嵌入式编码方法。为了实现五层整体的嵌入式关系,该方法将预处理后的原始语音减去增强二层(16kb/s)的本地合成语音得到的差值,作为增强三层的目标信号,将增强三层未量化和量化后的目标信号的差值作为增强四层的目标信号。同时,本文对变换码激励技术中的感觉加权滤波器进行了改进,并用Focused-Search快速搜索算法取代4选3搜索算法进行增强一层和增强二层代数码书的搜索。本文最终提出的ACELP+TCX的8~32kb/s的五层宽带嵌入式变速率语音编码方法满足了ITU-T制定的候选编码器结构,主客观测试表明,本编码器取得了不错的语音质量,而且有相当低的算法延迟。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题背景  9-11
  1.2 研究目标  11
  1.3 主要研究内容  11-12
  1.4 本文的组织安排  12-13
第2章 语音编码概述  13-21
  2.1 语音编码概述  13-18
    2.1.1 语音信号产生的数字模型  13-14
    2.1.2 语音编码的分类  14-15
    2.1.3 语音编码性能的评价  15-18
  2.2 语音编码的研究方向  18-20
    2.2.1 超宽带语音编码  18-19
    2.2.2 甚低速率编码  19
    2.2.3 嵌入式编码  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 AMR-WB 和 AMR-WB+语音编码标准及G.VBR候选编码器的技术对比  21-43
  3.1 CELP语音编码器  21-25
    3.1.1 两级码书结构的CELP编码器  24-25
  3.2 AMR-WB语音编码器  25-32
    3.2.1 ACELP编码  26-27
    3.2.2 AMR-WB语音编码原理  27-31
    3.2.3 AMR-WB语音解码原理  31-32
  3.3 AMR-WB+音频编码器  32-36
    3.3.1 AMR-WB+音频编码原理  32-33
    3.3.2 可选择性ACELP/TCX编码  33-35
    3.3.3 高频带编码（BWE）  35-36
    3.3.4 AMR-WB+音频解码原理  36
  3.4 本文提出的候选编码器和其它三家候选编码器的技术对比  36-42
    3.4.1 结构框图  36-38
    3.4.2 算法延迟  38-39
    3.4.3 编码器层结构设计  39-40
    3.4.4 编码器内部采样率  40
    3.4.5 LPC量化方法  40-41
    3.4.6 FEC技术  41
    3.4.7 其它技术  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 五层宽带嵌入式变速率语音编码器  43-57
  4.1 编码器工作原理  44-52
    4.1.1 核心层ACELP编码  44-45
    4.1.2 独立的自适应码书  45-46
    4.1.3 多级目标矢量的计算  46-49
    4.1.4 增强层代数码书及其增益  49-51
    4.1.5 嵌入式编码结构中的合成滤波器状态更新  51-52
  4.2 解码器工作原理  52-55
  4.3 测试结果  55
  4.4 本章小结  55-57
第5章 改进的五层宽带嵌入式变速率语音编码器  57-81
  5.1 对嵌入式ACELP编码算法的改进  57-58
  5.2 嵌入式TCX编码  58-73
    5.2.1 增强三层TCX编码  58-72
    5.2.2 增强四层TCX编码  72-73
  5.3 改进的五层宽带嵌入式语音编码器  73-75
    5.3.1 结构框图  73-74
    5.3.2 码流的嵌入式结构及比特分配  74-75
  5.4 解码器详细描述  75-78
    5.4.1 嵌入式TCX解码  76-78
  5.5 本章小结  78-81
第6章 本文提出编码器的性能分析  81-85
  6.1 TU-T主观测试结果  81-83
  6.2 客观测试结果  83-84
  6.3 本章小结  84-85
结论  85-87
参考文献  87-92
攻读硕士学位期间发表和递交的论文及专利  92-93
攻读硕士学位期间参加的科研项目与获奖情况  93-94
致谢  94

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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