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VoIP系统中语音编码算法研究

作　者: 赵仁仲
导　师: 雷维礼
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 语音编码 线谱对 基音周期
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要


随着互联网的大规模普及以及技术的飞速发展,VoIP系统凭借着其较低的语音业务成本,在全球范围内得到了迅速的发展。VoIP系统的一个关键技术就是语音编码技术,它直接决定了VoIP系统的性能。研究语音编码技术的目的就是尽量降低编码比特率,降低传送带宽,同时还要保证一定的语音质量和延时。G.723.1语音编码标准是广泛应用于VoIP系统的几个编码标准之一,有着良好的综合性能,所以成为本文的研究对象。在可视电话和视频会议系统中,语音和图像的编解码都要占用较多的处理时间,导致G.723.1语音编码器存在较大的时延,直接按照G.723.1标准实现编码将无法应用到实际项目,因此必须对G.723.1语音编码算法进行效率优化。本文针对G.723.1编码标准所存在的问题,进行了深入的研究,对算法做了一些优化和改进。工作主要是以下两个方面:第一,针对线谱对参数的求解需要进行多次搜索,多次计算,计算复杂度较大的特点,提出了一种优化算法,减少了搜索的次数,降低了算法复杂度,同时根据仿真结果显示,优化后的算法可以以较低的复杂度将线谱对参数的精度有很大提高。第二,对闭环基音周期的搜索算法做了算法改进,提出了一种新型的快速的闭环基音周期搜索算法。对比标准中的闭环基音周期与五阶基音预测器系数同时搜索的方法,所提出的算法是一种按序搜索的算法,首先利用一阶基音预测器确定闭环基音周期,接着再依据此周期搜索出基音预测器最佳矢量量化码本。实验结果表明,所改进的算法在编码过程中,算法的复杂度减少了30%左右,虽然所得到的合成语音质量略有下降,但是完全符合通信系统的要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
图目录  10-11
表目录  11-12
缩略语表  12-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 研究背景  13
  1.2 研究VoIP 系统语音编码的意义与作用  13-14
  1.3 VoIP 系统主要的编码标准  14-16
    1.3.1 G.711 语音编码标准  15
    1.3.2 G.729 语音编码标准  15
    1.3.3 G.723.1 语音编码标准  15-16
  1.4 本文主要研究内容与章节安排  16-18
第二章 语音编码的关键技术  18-33
  2.1 语音发声原理  18-19
  2.2 人耳的掩蔽效应  19
  2.3 语音信号的数字模型  19-22
    2.3.1 激励模型  20-21
    2.3.2 声道模型  21
    2.3.3 辐射模型以及数字模型  21-22
  2.4 矢量量化技术  22-25
    2.4.1 矢量量化技术的定义与原理  22-24
    2.4.2 矢量量化系统简介  24-25
  2.5 线性预测技术  25-28
    2.5.1 LP 技术的基本原理  25-27
    2.5.2 LP 的解法  27-28
  2.6 合成分析法  28-30
    2.6.1 合成分析法基本原理  28-29
    2.6.2 ABS-LPC 编码方案  29-30
  2.7 基音检测技术  30-32
  2.8 小结  32-33
第三章 LPC 参数到LSP 参数转化算法的优化  33-43
  3.1 LSP 的定义与特点  33-36
  3.2 LSP 参数求解算法分析  36-38
    3.2.1 逐点搜索法  36
    3.2.2 基于切比雪夫多项式的搜索算法  36-37
    3.2.3 改进的搜索算法  37-38
  3.3 算法优化  38-41
    3.3.1 求解一个LSP 参数  39-40
    3.3.2 降阶  40-41
    3.3.3 求解LSP 剩余参数  41
  3.4 算法的复杂度与仿真结果分析  41-42
  3.5 小结  42-43
第四章 闭环基音周期搜索算法分析及改进方案  43-56
  4.1 算法耗时分析  43
  4.2 闭环基音周期搜索算法分析  43-51
    4.2.1 码激励线性预测编码架构  43-45
    4.2.2 G.723.1 基音周期搜索算法分析  45-48
    4.2.3 算法复杂度分析  48-51
  4.3 基于分步降阶的闭环基音搜索算法  51-55
    4.3.1 算法流程  51-52
    4.3.2 分步降阶算法复杂度分析  52-55
  4.4 小结  55-56
第五章 改进算法软件实现及仿真结果分析  56-69
  5.1 G.723.1 编解码器原理框图  56-58
  5.2 算法的软件实现  58-61
    5.2.1 G.723.1 编码器MATLAB 实现的流程图  58-60
    5.2.2 基于分步降阶的闭环基音周期搜索算法流程  60-61
  5.3 语音质量评价方法  61-62
    5.3.1 主观评价方法  61-62
    5.3.2 客观评价方法  62
  5.4 仿真结果分析  62-69
    5.4.1 仿真测试环境  62-63
    5.4.2 仿真结果  63-66
    5.4.3 仿真结果分析  66-68
    5.4.4 结论  68
    5.4.5 小结  68-69
第六章 总结与展望  69-71
  6.1 本文总结  69
  6.2 下一步工作  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-74
攻读硕士学位期间取得的研究成果  74-75

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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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