基于特征波形內(nèi)插算法的低速率語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，低速率語(yǔ)音編碼技術(shù)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了多種成功的編碼算法，如多帶激勵(lì)編碼器、混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼器、正弦交換編碼器和波形內(nèi)插編碼器等.而在2.4kb/s編碼速率上，波形內(nèi)插編碼器在正式的測(cè)試中獲得了幾乎最好的評(píng)價(jià)，并且已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。 本文選擇了波形內(nèi)插(WI-Waveform Interpolation)編碼方案作為設(shè)計(jì)低速率語(yǔ)音編碼器的模型，基于C語(yǔ)言高效、快速、靈活及便于移植等特性，本文使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)整個(gè)編碼器，以

2、G.729共軛結(jié)構(gòu)一代數(shù)碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CS-ACELP-Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction)、自適應(yīng)多速率(AMR-Adaptive Multi-Rate)等語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)參考，最終實(shí)現(xiàn)了高效的2.4kb/s波形內(nèi)插語(yǔ)音編碼器，具有較好的語(yǔ)音質(zhì)量。 本文首先對(duì)波形編碼技術(shù)的研究進(jìn)展情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并以W.B.Kleijn提出的特征波形

3、內(nèi)插(CWI-Characteristic Waveform Interpolation)編碼器為模型，對(duì)編碼器的原理和特點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析和研究。然后本文參考現(xiàn)有CWI編碼模型，結(jié)合當(dāng)前的編碼技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的2.4kb/s的CWI編碼方案。為了便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和算法驗(yàn)證，編碼器的設(shè)計(jì)將分析合成模塊和量化模塊層分開實(shí)現(xiàn)，并且每個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)都在MATLAB中進(jìn)行了仿真測(cè)試，給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果和圖示說(shuō)明. 對(duì)于2.4k

4、b/s的波形內(nèi)插編碼器來(lái)說(shuō)，重建語(yǔ)音的質(zhì)量取決于參數(shù)的量化效果，而與編碼模型幾乎無(wú)關(guān).由于線譜頻率(LSF-Line Spectrum Frequency)參數(shù)、慢漸進(jìn)波形(SEW-Slowly EvolvingWaveform)和快漸進(jìn)波形(REW-Rapidly Evolving Waveform)的幅度譜，甚至特征波形的功率都要進(jìn)行矢量量化，因此矢量量化器設(shè)計(jì)和碼書的訓(xùn)練是本文研究的重點(diǎn)對(duì)象。本文在第4章給出了基于LBG算法的矢量

5、量化器的設(shè)計(jì)，為了方便各種不同參數(shù)進(jìn)行量化時(shí)調(diào)用，將整個(gè)碼書訓(xùn)練的流程編寫為通用的C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)形式.在進(jìn)行LSF參數(shù)和特征波形功率量化過(guò)程中，為了降低復(fù)雜度和減小存儲(chǔ)空間，本文采用了分裂和分級(jí)的思想；由于SEW和REW幅度譜都是變維矢量，本文采用變維矢量量化(VDVQ-Variable Dimension Vector Quantization)方法將其轉(zhuǎn)換為定維矢量，再進(jìn)行碼書訓(xùn)練或者使用矢量量化器進(jìn)行編碼。 本文在第5章給出

6、了2.4kb/s的CWI編碼器的分析測(cè)試和性能評(píng)價(jià)。由于編碼比特存放在二進(jìn)制文件中，因此本文給出了詳細(xì)的編碼比特的封裝和拆封流程的設(shè)計(jì)，并對(duì)將編碼前的參數(shù)索引值和解碼生成的參數(shù)索引值進(jìn)行比較，通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了比特封裝和拆封的準(zhǔn)確性。最后通過(guò)非正式的平均意見得分(MOS-Mean Opinion Score)測(cè)試、判斷韻字測(cè)試(DRT-Diagnostic Rhyme Test)等主觀測(cè)試方法對(duì)重建語(yǔ)音質(zhì)量進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)，測(cè)試結(jié)果表明重建語(yǔ)