數(shù)字通信原理第章

第三章語言信號壓縮編碼3.1語言信號壓縮編碼的基本概念3.2自適應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制3.3參量編碼3.4混合編碼3.5低速率語言壓縮編碼的應(yīng)用一.壓縮編碼原因語音信號的壓縮編碼是研究如何降低語音信號編碼速率的問題。以語音信號為例，模擬形式下帶寬一般不到4KHz，經(jīng)過調(diào)制后，所需傳輸帶寬不會超過8KHz。

但是以8KHz抽樣，并且每個樣值用8位二進制代碼表示時，即采用A率13折線PCM數(shù)字語音信號時，信息速率為64Kbit/s。利用二進制理想基帶傳輸系統(tǒng)傳輸一路這樣的數(shù)字語音信號。所占系統(tǒng)的最小頻帶寬度為32KHz。頻帶利用率=傳輸速率/帶寬二.什么是語音壓縮編碼？

把數(shù)碼率低于64Kbit/s的語音編碼方法稱為語音壓縮編碼技術(shù)三.語音編碼分類根據(jù)編碼器的實現(xiàn)機理，分成三大類波形編碼參數(shù)編碼混合編碼了解語音信號數(shù)字化的目的和要求；理解語音信號的波形編碼、參數(shù)編碼、混合編碼的定義；掌握對語音編碼信號性能的評價方法。理解標(biāo)量量化和矢量量化的原理及異同點。了解語音信號的參數(shù)模型；掌握線性預(yù)測的概念、線性預(yù)測聲碼器的工作原理。掌握參數(shù)編碼中合成分析算法的基本原理和優(yōu)缺點；了解常用的語音信號的混合編碼方法。要求語音編碼方法的分類：波形編碼參數(shù)編碼混合編碼一、語音編碼的方法1.語音信號的波形編碼原理：從語音信號波形的特點出發(fā)，在時間軸上對模擬語音按一定的速率抽樣，對波形的采樣值，或其預(yù)測值，或其預(yù)測的誤差值進行量化并編碼，編碼后的信號為二進制數(shù)字序列。解碼是其反過程，將收到的數(shù)字序列經(jīng)過解碼和濾波恢復(fù)成模擬信號。一、語音編碼的方法特點：以重構(gòu)語音波形為目的，力圖使重建語音波形保持原語音信號的波形形狀。適應(yīng)能力強、語音質(zhì)量好。編碼速率高。在16至64kbit/s的速率上獲得較高的編碼質(zhì)量，當(dāng)速率進一步下降時，其性能會下降較快。一、語音編碼的方法常見的波形編碼方式：脈沖編碼調(diào)制（PCM）、增量調(diào)制（△M）自適應(yīng)增量調(diào)制（ADM）、自適應(yīng)預(yù)測編碼（APC）、自適應(yīng)差分編碼（ADPCM）子帶編碼（SBC）

一、語音編碼的方法2.語音信號的參量編碼原理：

從語音信號的產(chǎn)生機理出發(fā)，構(gòu)造語音信號的模型，提取描述語音信號的特征參數(shù)，對模型參數(shù)或其預(yù)測值進行編碼。在收端，根據(jù)特征參數(shù)通過模型重構(gòu)語音信號。

一、語音編碼的方法特點：編碼速率低，可壓縮到2kbit/s-800bit/s；合成的話音質(zhì)量差，只能達到中等，自然度較低；不以重構(gòu)語音波形為目的，在解碼端重構(gòu)一個新的有相似聲音但波形不盡相同的語音信號。常見的方式：線性預(yù)測編碼（LPC），及其各種改進型，如MBE等。一、語音編碼的方法3.語音信號的混合編碼原理：

混合編碼將波形編碼和參量編碼組合起來，克服了原有波形編碼和參量編碼的弱點，結(jié)合各自的長處，力圖保持波形編碼的高質(zhì)量和參量編碼的低速率，目前在1.2-16Kbit/s速率上能夠得到高質(zhì)量的合成語音。特點：

低速率、高質(zhì)量一、語音編碼的方法常見混合編碼方式：多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（MPLPC）規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測編碼（RPELPC）碼本激勵線性預(yù)測編碼（CELP）矢量和激勵線性預(yù)測編碼（VSELP）多帶激勵（MBE）及改進型IMBE（ImprovedMBE）和AMBE(AdvancedMBE)混合激勵線性預(yù)測（MELP）一、語音編碼的方法說明上述語音編碼器的分類方法只是一種較通用的方法，并非十分嚴(yán)格。除了傳統(tǒng)的波形編碼器和參數(shù)編碼器以外，許多新型的語音編碼技術(shù)都比較復(fù)雜，很難嚴(yán)格分類?；诜治龊铣杉夹g(shù)的線性預(yù)測編碼器則既可以視為參量編碼，也可以視為混合編碼。一、語音編碼的方法語音編碼性能評價的參量：

1、語音編碼質(zhì)量

2、編碼速率

3、編解碼的復(fù)雜度

4、編解碼延時語音編碼的基本目標(biāo)：在給定編碼速率的條件下，用盡量小的編解碼延時和復(fù)雜度，得到盡量好的重建語音質(zhì)量。二、語音編碼性能的評價1、語音編碼質(zhì)量

語音編碼質(zhì)量是衡量語音編碼算法優(yōu)劣的關(guān)鍵性能之一，在數(shù)字通信中常把語音質(zhì)量分為四級：廣播級質(zhì)量長途電話質(zhì)量通信質(zhì)量合成語音質(zhì)量二、語音編碼性能的評價

語音編碼質(zhì)量用質(zhì)量評估指標(biāo)衡量，分為以客觀評定方法和主觀評定方法兩大類。

主觀評定方法是以人類聽話時對語音質(zhì)量的感覺來評定。國際上常用的主觀評定標(biāo)準(zhǔn)主要有：

平均意見得分MOS（MeanOpinionScore）判斷韻字測試DRT（DiagnosticRhymeTest）判斷滿意度測量DAM（DiagnosticAcceptabilityMeasure）可懂度指數(shù)AI(ArticulationIndex)二、語音編碼性能的評價MOS評定方法

由于語音質(zhì)量高低的直接感受者是聽眾的主觀感覺，因此目前廣泛采用的評定方法是MOS。獲取MOS的方法是，由數(shù)十名試聽者在不同的信道環(huán)境中試聽并給予評分，然后求出統(tǒng)計平均分。

分?jǐn)?shù)等級采用5級分制：5分為優(yōu)，4分為良，3分為中，2分為差，1分為不可接受。4分以及4分以上為高質(zhì)量語音編碼，達到長途電話質(zhì)量，3.5分左右為通信級質(zhì)量，3分以及3分以下為合成語音質(zhì)量。二、語音編碼性能的評價對應(yīng)于屈主觀評未定等級鼻，還有垃一個收膽聽注意鳥力等級戰(zhàn)（Lis水ten慣ing冊Ef逝for山tS段cal卵e）。表2.1給出了主秋觀評定等捆級制的質(zhì)所量等級、勒分?jǐn)?shù)和相零應(yīng)的收聽口注意力等屢級。二、語音縱編碼性能護的評價客觀評聰價的方公法:時域：信甲噪比、加震權(quán)信噪比尋、平均分霞段信噪比盼等頻域：譜武失真測度爺、LPC倒譜距離乞測度等說明：以上方法摧都建立在春度量均方災(zāi)誤差的基粒礎(chǔ)上，其株特點是計邪算簡單，辣但不能完輔全反映人階對語音質(zhì)息量的感覺肥，對于速守率為16kb弟/s以下的中魄低速率語陰音編碼尤保為突出?；糜裰饕m用右于速率較昂高的波形族編碼的質(zhì)坐量測量。二、語邀音編碼灘性能的深評價2.編碼速率語言編營碼后的憤速率用嘗“比特/秒”度量畫或用“比熊特/樣點”度確量。后者時表示平均臨每個樣點筒所需的編傳碼比特數(shù)亮。通常編垮碼速率圓高，則幅編碼后裳的語音磨質(zhì)量高容，但所挎需的傳轉(zhuǎn)輸帶寬耗就寬。二、語罷音編碼謙性能的廣評價好的語賢音編碼較方法，睜是在保爐持語音珍質(zhì)量的羞前提下淡降低速腫率。3.編解碼的局復(fù)雜程度編解碼的復(fù)掙雜度與算壁法有關(guān)。通常算法喇復(fù)雜，則頭話音質(zhì)量曾好，編碼騙速率低，或但實現(xiàn)復(fù)乓雜，且體屢積大、功膠耗高、成互本高，甚鈔至編解碼美延時大。二、語音賄編碼性能膏的評價二、語音頃編碼性能碗的評價4.編解碼凈延時編解碼熟延時也腐與算法罩有關(guān)。通常算法仇復(fù)雜，則謠編解碼延香時大。也減有專為減是小延時的撤短延時算普法。不過遍，質(zhì)量好聯(lián)、延時短狹的算法，警相應(yīng)的編喝碼速率也作高。5.對語音編妙碼的要求在滿足跌用戶對盈語音質(zhì)樓量要求溉的前提康下，編同碼速率捆盡可迅能低。在強噪聲塌環(huán)境中，頃算法應(yīng)有唉較好的抗芳誤碼性夜能，也就穩(wěn)是說，當(dāng)毀誤碼率較擊低時（例述如為10-2） 仍能隨保持良好絨的話音質(zhì)盒量。編、解抗碼延遲秀應(yīng)控制弄在幾十分毫秒之窮內(nèi)，越護短越傲好。復(fù)雜性要退適度，以著便于使用篇大規(guī)模集驕成器件。二、語瞇音編碼杏性能的著評價二、語音疑編碼性能殘的評價6.幾種語音獎編碼的質(zhì)稅量比較LD-譜CEL毫P：低時彼延-碼激勵線矛性預(yù)測MP-M憶LQ：多脈沖火最大似然足量化ACE傳LP：代數(shù)謠碼激勵素線性預(yù)睡測CS-A定CELP：共軛寫結(jié)構(gòu)-代數(shù)碼虎激勵線團性預(yù)測三、語音痛編碼的標(biāo)券準(zhǔn)ETS夏I：歐洲守電信標(biāo)逃準(zhǔn)協(xié)會TIA：（北美蹲）電信工妙業(yè)協(xié)會RCR：（日際本）無香線通信若系統(tǒng)研聰究發(fā)展匪中心DVS洽I：數(shù)字諸聲音系戶統(tǒng)公司三、語音設(shè)編碼的標(biāo)餡準(zhǔn)保密電蘇話語音侵編碼標(biāo)贈準(zhǔn)三、語音死編碼的標(biāo)私準(zhǔn)窄帶保密謝電話應(yīng)用緒于帶寬受壁限信道，愉目前只有辨美國公布裂了所用保晶密電話的瞧標(biāo)準(zhǔn)。FS-1急015標(biāo)準(zhǔn)：2.4習(xí)kb/姿s的LPC聲碼器段，DRT為90%FS-赴101歐6標(biāo)準(zhǔn)：4.8帝kb/久s的CEL混P聲碼器方，比FS-1劇015具 有劇好得多皂的自然典度及環(huán)按境噪聲穩(wěn)能力?；旌霞D勵線性脈預(yù)測（MELP）標(biāo)準(zhǔn)反：編碼醋速率為2.4k卵b/s，語音箭質(zhì)量優(yōu)近于FS-1將016。各種語燈音編碼姿標(biāo)準(zhǔn)的姜相對效亮果三、語音網(wǎng)編碼的標(biāo)持準(zhǔn)第三章昌語轎言信號公壓縮編精碼3.1育語言界信號壓恒縮編碼是的基本憲概念3.2蘭自適應(yīng)蚊差值脈沖標(biāo)編碼調(diào)制3.3體參餐量編碼3.4越混繁合編碼3.5敘低速率私語言壓縮暗編碼的應(yīng)貍用自適應(yīng)憑差值脈建沖編碼仗調(diào)制原啞理（ADPC非M）3.1總.1差值脈晉沖編碼眉（DPCM）1.編碼思想提高通信悟質(zhì)量必須減小量化軌誤差減小量化不級當(dāng)抽樣值結(jié)范圍確定督時增加編酬碼位數(shù)N增加編碼瓶位數(shù)可獲企得大的信田噪比在編碼位利數(shù)固定時三，減小抽粗樣值的變虹化范圍，坐也同樣可發(fā)以提高信橡噪比即：若縮倒小抽樣值乒（被編碼飛信號）的彩變化范圍褲，就可以殃在保證信揪噪比不變扭的情況下去，減小編槐碼的位數(shù)營。這就是惡差值編碼堂的中心思腔想二、差值桿編碼模型籍圖在原來的農(nóng)抽樣值中斃減去某一撲個值，然榨后對兩者百之差進行燃編碼。在旗接收端將涂解碼值再味加上發(fā)送吹端所減去廁的值便可姜恢復(fù)出原巖始值。x(n妄)+d(n)c(n)d(n漫)x(n）-x(n)x(n栽)差值編碼再模型譯碼+編碼+圖中：x(n偷)是原始樣漂值（n時刻的抽浙樣值）x(n燈)為減去尊量d(n)譯=x(n據(jù))-x(那n)為差值可以看出壤：（1）、d(n)越小，源在相同劫的編碼稻位數(shù)時艷信噪比旅越大（2）、收禽發(fā)端必毫須有相蓋同的減致去量x(n)根據(jù)前些渴時刻的樣獎值來預(yù)測逼現(xiàn)時刻的傾樣值，只騙要傳遞預(yù)怕測值和實不際值之差創(chuàng)，而不需密要每個樣堵值的編碼賭都傳。這抄種方法就滔稱為DPCM編碼。三、DPCM系統(tǒng)1、DPC和M系統(tǒng)的聚概念：舉例來說柜,設(shè)以1/Ts的速率對汽信號S（t）抽樣世,在房誠時刻前增可得到是，，等一組樣趕值.以前押面N個樣值作隔為基礎(chǔ)對蝕的預(yù)罵測值是不同時傻刻樣值幕的加權(quán)咸系數(shù):根據(jù)相桶關(guān)性情抱況，可性設(shè)榜為常尤量或變待量2、實現(xiàn)預(yù)王測的橫向估濾波器（N階預(yù)測器永）在每個抱抽樣時佩刻到來稀時，濾麻波器輸國出將會額給出下靜一個樣胖值的預(yù)探測值。一般來茅說，在文抽樣時塘刻t=n剛Ts時所得境的預(yù)測器值們與真舟正的樣債值符并不相完同。N階預(yù)測哪器輸出載：差值脈袍沖編碼登就是對稠真正的刻樣值魯與過雪去的樣任值為基團礎(chǔ)得到扔的估值之間的覆差值進蛙行量化越和編碼鋸。3、DPCM系統(tǒng)模型蓋框圖量化器預(yù)測器預(yù)測器下張２２圖中：x(n作)為抽樣信開號的實際壇值d(n)求=x(n荒)-x(元n)圖x(n)邁=x(n筒)+d(冒n)該系統(tǒng)的宵量化誤差蝦可以表示六為：e(n藍)=x蘭(n)趴-x(富n)=[d餡(n)紐奉+x(進n)]恨-[x兆(n)冶+d(轟n)]=d(n杯)-d(仆n)上式表明盞：ＤＰＣ帆Ｍ系統(tǒng)的鄰傳輸誤差鑼就是差值放ｄ（ｎ）生的量化誤裁差．4、DPC涂M系統(tǒng)的依抗噪聲透性能分孩析系統(tǒng)信噪客比定義為巖：ＳＮＲ＝==預(yù)測器增謠益量化器的辯量化信噪瘦比GP<1GP>1預(yù)測器有比增益加預(yù)測器嫁后反而不拆利GP：DPCM系統(tǒng)相串對于PCM系統(tǒng)而言仿的信噪比漆增益。量化器范產(chǎn)生的唇信噪比即非預(yù)辨測的PCM系統(tǒng)的量情化信噪比提高系決統(tǒng)信噪階比采取辣的措施ＳＮＲ＝減小x(n仰)精確d(n輕)d(n魚)=x房誠(n)暖-x(薄n)最佳預(yù)貼測量化誤差最佳量化小結(jié)一.壓縮編碼餡的原因二.什么是巴語音壓恒縮編碼三.語音編碼紙分類3.1秋ADP柴CM系統(tǒng)3.3沫.1D甚PCM一.差值編碼符思想二.差值編美碼系統(tǒng)宰模型圖三.DPC執(zhí)M系統(tǒng)1.概念2.預(yù)測器炊模型圖3.D墾PCM系統(tǒng)模型4.DP幣CM系統(tǒng)的抗嗓噪聲性能懼分析自適應(yīng)巴差值脈架沖編碼捏調(diào)制（ADPC兼M）1、實質(zhì)：DPC駝M+自適應(yīng)越量化和鍛自適應(yīng)對預(yù)測固定預(yù)測職固定量芽化2、定義能夠?qū)崿F(xiàn)冠自適應(yīng)預(yù)焦測功能，星或者自適翅應(yīng)量化功來能或者同士時實現(xiàn)兩細種自適應(yīng)賊功能的DPC矩M系統(tǒng)稱洲為ADPC匪M系統(tǒng)。3.設(shè)計的目下的ADPC攝M充分利用海了語音波炮形的統(tǒng)計飽特征和人稅耳聽覺特子性,其設(shè)計思哥路主要瞄令準(zhǔn)了兩個麗目標(biāo):a:盡可能映去掉語該音信號墓中的冗館余信號b:以有效慚的方式月將可用岔比特分窗配給語昂音信號對消除米冗余后逗的信號,從自適字應(yīng)角度浴進行最預(yù)佳編碼1.1預(yù)測的自巷適應(yīng)(1).極點預(yù)測卸器1.預(yù)測器的百結(jié)構(gòu)(用重建信運號x(n戴)進行的宜預(yù)測）+量化器預(yù)測器+X(n)X(n板)d(n日)d(n紋)編碼X(n)P（Z）X（n）a:極點預(yù)測背器的ＤＰ塊ＣＭ方框諒圖b:預(yù)測器傳板遞函數(shù)P(z)N階預(yù)測愛器公式飄：X(n)淘=進行Z變換后喜得：則預(yù)測器解的傳遞函模數(shù)為：為預(yù)測瞞系數(shù)c:重建濾波租器+預(yù)測器x(n)x(n洽)X(n)d(n蓄)H(Z)重建濾兼波器==E[x(n)]+E[x(n-1)]-2E[x(n)x(n-1)]22=2E[x(n)]-2E[x(n)x(n-1)]2分析：==（２）善一階最佳線性預(yù)豎測求最佳預(yù)蠻測系數(shù)h1N=1時；X(n溝)=h1x(n隙-1)則差值信口號為：d(n部)=x扒(n)蘋-h1x(n竭-1)+E[d魂(n序)]=2=E{[羊x(n)豎-h1x(n-壓1)]鹽}2=E[x(n)]+h1E[x(n-1)]-2h1E[x(n)x(n-1)]22=2-=2求使最小的h1的值2令得最佳誘預(yù)測系危數(shù)h1opt=p1當(dāng)N=1時的最折大預(yù)測麗增益為牲：b.二階線性填預(yù)測（N=2）d(n)測=x(n打)-h1x(n補-1)墨-h2x(n貞-2)=E[d(n)]2=E{[x(n)-h1x(n-1)-h2(n-2)]}2令得最佳h1,h餅2大于或者嬌等于零故二階傻預(yù)測器懲總是優(yōu)暴于一階香預(yù)測器第三章難語言信號唇壓縮編碼3.1拜語言虹信號壓豪縮編碼付的基本財概念3.2辟自怪適應(yīng)差瞧值脈沖機編碼調(diào)魔制3.3參量編氣碼3.4庸混繡合編碼3.5增低速率亭語言壓縮侄編碼的應(yīng)愈用波形編碼徑的語音質(zhì)孟量較高，段實現(xiàn)簡單資，但速率馬較高占頻畜帶較寬，春因而將影膊響通信系庭統(tǒng)的容量謝。尋求低速節(jié)高質(zhì)的語喂音編碼方襲法一直是醒數(shù)字通信雁領(lǐng)域的一敏個重要研驢究課題。一個重舞要概念規(guī)：對反集映語音玩信號特臣征的參蔬量進行嫁編碼與達傳輸而袋不是對遮信號的然時域波佳形本身跨，即所功謂參量答編碼。周可大大衰降低編鎖碼信號桿的速率謹(jǐn)。參量編碼卡的基礎(chǔ)是減語音信號射特征參數(shù)配的提取與叉語音信號賊的恢復(fù)，津這將涉及堵到語音產(chǎn)夕生的物理由模型。一、語音映信號產(chǎn)生嘩模型及其界特征參數(shù)人的發(fā)顧音系統(tǒng)騾由聲帶幸、聲道售及次聲響門系統(tǒng)廁構(gòu)成。趣聲道從朋聲帶的理開口即船聲門處咱開始，名直至嘴郵唇，包客括咽喉播、口、站舌等?，F(xiàn)聲道的殲截面積床是可變敬化的，停它取決弊于舌、翻唇等器冠官的位株置。次乒聲門系建統(tǒng)由肺億、氣管安等級聯(lián)漠，是產(chǎn)邊生語音旗的能量跌來源。手簡化的埋發(fā)音系唉統(tǒng)如圖攪所示。濁音與清夫音濁音又取稱為有肅聲音：疏氣流通棄過聲門刊時，如算果聲帶謹(jǐn)振動并未產(chǎn)生一盒個準(zhǔn)周勇期的空靈氣脈沖乳激勵聲悠道，就既得到濁晴音。典蕉型的濁曉音波形拍如圖所架示，其悼中（a）為聲新門處的曲氣流速糊度，（b）為通逃過聲道截后在唇塔口處形欣成的聲溪壓波形猛，濁音波唱形具有屠明顯準(zhǔn)票周期性躲。聲帶樣振動的中頻率稱抱為基音持頻率fb，周期為懂基音周期Tp，基音副頻率fb一般在70～300凝Hz的范圍隆內(nèi)，相院當(dāng)于Tp為3～15m詢s?；粲H周期Tp是語音信敞號的主要川特征之一京。清音又稱邊無聲音：饒聲道在某笛處發(fā)生收蒸縮，同時渣迫使空氣避以高速沖啊過一收縮蓋部位而產(chǎn)潮生湍流，慈就得到清市音。發(fā)清趴音時聲帶引不振動，賊此時是由納湍流建立棒的寬帶噪棍聲源激勵盜著聲道。桌清音波形妙類似于噪朱聲，如圖異（c）所示。聲道的牧無損聲嘗管模型聲道包括情口腔和鼻憐腔，相當(dāng)么于一個非川均勻截面伴的管道。輩當(dāng)產(chǎn)生聲洋音的氣流伴順著這個母管道傳播項時，其頻并譜特征就娛由管道的狠選擇性所歌改變聲道的焰諧振頻棄率稱為滲共振峰匠頻率，探簡稱共害振峰，放其中第杜一共振編峰就是亮上面提循到的基曲音頻率fb。聲道截面鍬面積與聲掘道長度方乖向之間的殘依賴關(guān)系虛稱為聲道毀的面積函惱數(shù)，聲道鄉(xiāng)豐諧振特性劈燕主要取決倘于其面積均函數(shù)。實際聲導(dǎo)道可以猛用一個登級聯(lián)的列無損聲烘管來表然示。當(dāng)攔選用較眉多數(shù)量止的短管船級聯(lián)，申使得各阿管的截井面積逼詢近聲道抗的面積飛函數(shù)時梅，就可灰以期望評級聯(lián)聲慚管的諧總振頻率煙接近于久聲道的蹈諧振頻翅率。由N個等長無極損聲管級層聯(lián)的系統(tǒng)課的傳遞函桂數(shù)為：70一、語音倚信號的基匙本特性語音信號械的基本特蹦性語音信號暫是非穩(wěn)態(tài)路信號，特牧征隨時間厭變化；但文在一個很銹短的時間露段內(nèi)（約喜5ms-著-50m垮s）具有高相對穩(wěn)定蘆的特征，職稱為準(zhǔn)平正穩(wěn)信號。語音信呢號通常脅可以分芒為濁音填、清音的和混合友音。濁音在時末域上具有短準(zhǔn)周期性院，在頻域鉛上，精細匆譜具有周初期性起伏陳的諧波特允性，譜包豆絡(luò)具有共掠振峰結(jié)構(gòu)冠。清音類纏似于隨甘機噪聲馬，其頻遷帶較寬蛾。濁音段番的信號建能量要山比清音糕段的能尚量高，謎這一特奮點可用叼于判斷于區(qū)分清半、濁音章。語音產(chǎn)生初模型無損聲形管模型雅等效為婚時變線汗性數(shù)字卡濾波器狹，濾波四器極點兼對應(yīng)聲丸道振峰名頻率，類增益參撓數(shù)G和濾波鋒器系數(shù)陳都隨時放間而變巴化，且魔依賴于嫁面積函娃數(shù)。終端等效籮的概念：陵當(dāng)線性系鑒統(tǒng)的一組桂參數(shù)被控貞制之后其禽輸出就具杜有所希望貨的語音特遮征，而這鋪組參量是炭和實際語產(chǎn)音產(chǎn)生過呆程有關(guān)的傘。語音信號哄具有慢變莫化特征：撞其激勵和么聲道的特嫂征在10～20賤ms時間內(nèi)保哲持不變。語音產(chǎn)標(biāo)生模型視包括激柿勵源、昌聲道和萄反映嘴丈唇處聲鏈輻射影速響的部招分，如臥圖所示浙。語音特批征參數(shù)激勵源泡分為濁譜音激勵翻和清音功激勵，玻用濁音/清音開宣關(guān)進行嚇控制。在濁音約段，激凈勵由沖恭激序列屑發(fā)生器去和聲門鉗脈沖模秀型G(z)級聯(lián)構(gòu)敵成，前率者產(chǎn)生悔周期為Tp的單位沖貼激響應(yīng)，縮慧后者為波賣形成形系志統(tǒng)。在清音段番，激勵模菊型為一個難隨機噪聲高源及控制欣清音激勵車強度的增佩益參數(shù)。聲道模謙型為一牢個時變孕線性系仇統(tǒng)，輻翅射模型或為R(z)。語音特纖征參數(shù)脅有：基晌音周期鹿、共振運峰頻率突、語音咬強度、萌清音/濁音判言決及時芝變?yōu)V波犧器參數(shù)扛等。特征參厘量的提燃取提取方法奶是基于數(shù)純字信號處櫻理的理論省和技術(shù)。語音信匙號的準(zhǔn)糞平穩(wěn)特蓮性，即傘在10～20m醒s的短時突間內(nèi)認(rèn)牽為語音溝的特征墻參數(shù)不啄變。這翠樣，可斯將實際蟲語音信遷號分成霸短的時攜間段，依在各個洞段內(nèi)分軌別進行仍參量提急取。簡單介紹點一下基音李提取問題辰：包括兩練個方面：池首先進行擾濁音/清音判決宰，然后再賓確定濁音攔段語音波蝦形的周期Tp。濁音/清音判決積或稱基音辯檢測，就喬是判決一蝴個時間段筍是濁音段駕還是清音抖段，這就漆要利用濁澤音和清音廁在時域和唯頻域上的賀差別。濁音信號冒具有準(zhǔn)周靈期性，頻擾譜有峰值眨，即基音煩及其諧波猴。濁音信交號有較強緩的相關(guān)性隸。清音信敞號的波形閑近似于噪過聲，沒有完準(zhǔn)周期性剩，其頻譜病沒有明顯驗的峰值，體時域中也膽不存在相喇關(guān)性。基音提芽取的方俘法很多遲，可分沿為三類浸。利用語否音信號鵲的時域賢特征，職如自相羨關(guān)函數(shù)否法；利用語瞧音信號袋的頻域逢特征，槳主要是秧利用濁黨音頻譜目的峰值尊特征；綜合利篩用語音鹽信號頻昨域與時皆域特征刊，如線黑性預(yù)測煤技術(shù)等切。76一、語與音信號睜的基本凳特性語音信號足的基本特計性語音信號著是非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)信號，特薪征隨時間議變化；但璃在一個很件短的時間奧段內(nèi)（約捆5ms-柳-50m餡s）具有壘相對穩(wěn)定樂的特征，湯稱為準(zhǔn)平援穩(wěn)信號。語音信號供通?？梢辕彿譃闈嵋糁摇⑶逡艉秃鸹旌弦?。濁音在限時域上哈具有準(zhǔn)恢周期性楊，在頻禾域上，典精細譜催具有周督期性起棟伏的諧瘦波特性湊，譜包急絡(luò)具有色共振峰沾結(jié)構(gòu)。清音類舒似于隨俯機噪聲奏，其頻不帶較寬相。濁音段的栽信號能量瓦要比清音蒙段的能量泥高，這一陪特點可用射于判斷區(qū)倡分清、濁澇音。77全極點數(shù)字濾波器時變數(shù)字濾波器---線性預(yù)測（LP）綜合濾波器全極點數(shù)字濾波器的輸出(LPC差分方程)

輸出值s(n)可以用當(dāng)前的輸入值Gx(n)和過去輸出樣值的加權(quán)和來表示二、語音輪信號的產(chǎn)貍生模型78產(chǎn)生語我音信號s(n柏)的參量清/濁音類型且；基音周蒼期TP；代表聲道爸的時變?yōu)V賽波器的系鼠數(shù){aj}及濾波器類階數(shù)p；增益系數(shù)G；說明：根據(jù)語宵音信號綢慢變化可的特點出，可以期每隔1討0-3愧0ms屢左右預(yù)肅測一次懼上述各暗參數(shù)的電值。即潔以每1女0-3昆0ms箱為一幀配傳送一什次參數(shù)乖樣值的考編碼，施并不傳橡送話音加樣值的衛(wèi)編碼，嫂因此比昏特速率喪低得多損。二、語音毀信號的產(chǎn)毫生模型79清濁音判決濾波器參數(shù)分析Ga1ap量化編碼器U/V解碼器Ga1apTPU/V激勵信號產(chǎn)生合成濾波器信道基音周期提取TPs(n)預(yù)加重加窗s(n)LPC聲碼器的原理框圖三、LP筑C聲碼器判的工作原崇理801、全極或點數(shù)字量濾波器宏參數(shù)的糠確定階數(shù)P模型階數(shù)P的選擇，奔應(yīng)該從頻寶譜估計精極度、計算針量、存疤儲量等多堵方面綜合翻進行考慮藥。P取很大摔值時，添可以獲距得很好炒的信號鄙譜估計構(gòu)，但增禮加 的浪計算量幸和存儲博量代價冤太大。測語音譜渡估計時晌主要關(guān)宿心 的狗是聲道之的諧振雕特性，P值過大杜，估計錯的譜中帳保留許公多信岡號譜細甜節(jié)，反脅而使共晶振峰分盈析效果閣變壞。階數(shù)P的經(jīng)驗值請在8--修12之間。通常采用10個極點的書濾波器，模炕型就能正京確描述共翠振峰特性羽和譜的基辣本形狀。三、LP病C聲碼器勻的工作原恰理81濾波器系撲數(shù){aj}三、L菜PC聲企碼器的綁工作原敵理

設(shè)計的濾波器系數(shù){aj}就是使得誤差e(n)在某個預(yù)定的準(zhǔn)則下最小，通常是根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則求解{aj}在LPC模型中，信號s(n)的估計誤差e(n)為：82三、LP灰C聲碼器私的工作原少理

在語音信號保持平穩(wěn)的短時段內(nèi)，令E對aj的偏導(dǎo)數(shù)為零，得到：即：其中：根據(jù)最小貧均方誤差屆準(zhǔn)則通過吐求解P個溫方程來得雀到P個未剩知數(shù)aj83三、L兩PC聲亡碼器的容工作原導(dǎo)理2、基擴音檢測根據(jù)語仙音信號膽的特性趁檢測基荒音周期痕的方法輝有：利用時域猶特性檢測自；利用頻里域特性羨檢測；同時利未用時域醉和頻域的特性檢外測；這里只束介紹利扛用時域丑特性檢栗測84基本原理蠟：利用語盆音信號的營時域波形他的相似性并，通過比線較原始信豈號和它的峰移位信號克的相似程得度來尋找惜基音周期屯。如果移行位的距離溪等于基音高周期，則轟兩個信號秩之間將具慣有最大的滋相似性。常用方法孫：短時自亂相關(guān)函數(shù)雷和短時平敢均幅度差陶函數(shù)AM直DF。利用時屈域特性棉檢測三、LP金C聲碼器處的工作原撥理85

設(shè)sw(n)是一段加窗的語音信號，它的非零區(qū)域為：n=0N-1。

s(n)語音輸入信號，w(n)是加權(quán)窗，一般取矩形窗或哈明窗。三、LP徑C聲碼器炮的工作原齡理基于求紫短時自蓬相關(guān)函寨數(shù)的基打音周期擠估計86三、L拳PC聲忽碼器的均工作原叉理sw(n)的自編相關(guān)函群數(shù)稱為患語音信拌號s(n)的短旱時自相笑關(guān)函數(shù)專，用Rw(l)表示假。如果s(n)是濁酒音，其百短時自散相關(guān)函簽數(shù)Rw(l)呈現(xiàn)出妨明顯的周澡期性，其殊周期等于s(n)的基禮音周期蜓?；舸讨芷诰秃Y是第一渴個峰值梁點到零僵點之間舅的距離灑。87三、LP煤C聲碼器苗的工作原讀理88設(shè)sw(n)是一段加窗的語音信號，它的非零區(qū)域為：n=0N-1。

sw(n)的短時平均幅度差函數(shù)rw(l)定義為：三、L邁PC聲栽碼器的用工作原稀理基于短時刑平均幅度夸差函數(shù)（括AMDF化）的基音膚周期估計89三、LP康C聲碼器剝的工作原臨理如果s(n)是濁音股，其AM周DF也呈松現(xiàn)出明顯漲的周期性炕，其周期崗等于s(n)的基音振周期。與Rw(l)不同爛的是在株基音周俊期的各嫂個整數(shù)缺倍點上火，rw(l)具有谷次值而非峰霧值，要通馬過尋找最懇深谷值點碧的位置來緒確定基音菠周期。90周期性語音信號短時自相關(guān)函數(shù)和AMDF示例三、L倍PC聲雀碼器的欄工作原摔理91兩種基異音周期掉估計方察法比較AMD積F方法枝計算簡勁單，只號需減法修和取幅潤度運算廊，不需僅要乘法躁運算。AMD瓦F的動蹄態(tài)范圍巴較小，艙易于算艱法的定滔點實現(xiàn)袋。AMD熟F在基趴音周期副點上，太它的谷形點銳度獵較之短府時自相濱關(guān)函數(shù)壯的峰點崖銳度更某尖銳，黎估值精輩度更高鋤、更穩(wěn)零健。但愈信號不勒夠平穩(wěn)潮時，這皆個特點洞不明顯奸。短時自相呆關(guān)函數(shù)法發(fā)的特點是魔對相位不處敏感，在遠信號有相蜂位失真時驢能較好地輩檢測基音北。三、L乒PC聲際碼器的逗工作原栽理92窗長為了使饑較好地蜂反映sw(n)的周紫期性，晃窗長N至少應(yīng)大渠于兩個寄基音周期鴉，一般取傳長度為1剛0-30緩ms?？朔踩穹逄赜拘栽斐蓩傻母蓴_由于共振仁峰的干擾頁，會出現(xiàn)Rw(l)的第寧一最大欺峰值點洞或rw(l)的第裝一最深距谷值點蜓與基音堪周期不勤一致的音情況，蘋當(dāng) 基答音周期配性和共走振峰周羽期性混周在一起肉時，檢劑測出來預(yù)的 周恰期可能洲是NpNf（Np是基音被周期，Nf是第一絕共振峰詞的 周連期）。三、L置PC聲壁碼器的倦工作原菊理討論93克服上述層干擾有兩敞種方法:用低通濾或波器（6政0Hz900H扁z）對語羨音信號進貧行濾波，真去除大部隊分共振峰度的影響，悔基音頻率檢最高約4升50Hz艱，濾波后晶可以保留戒其一、二駁次諧波。先對語候音信號鑄進行非晃線性變筑換（例流如“中就心削波塘”），魚然后再盡求Rw(l)或rw(l)，這樣故可以明顯各地改善基和音估計的鴿效果，基驅(qū)音周期點鳴上，峰值韻點或深谷酷值點比削賣波前得到價的要尖銳翠、突出。三、LP靠C聲碼器臣的工作原立理94產(chǎn)生語間音信號s(n)的參量清/濁音類擾型；基音周期TP；代表聲道似的時變?yōu)V擱波器的系澡數(shù){aj}及濾波器乳階數(shù)p；增益系西數(shù)G；說明：根據(jù)語頂音信號釀慢變化在的特點士，可以秤每隔1躺0-3叨0ms真左右預(yù)駝測一次肆上述各胞參數(shù)的叫值。即純以每1魂0-3它0ms衡為一幀逼傳送一車次參數(shù)捐樣值的泥編碼，賠并不傳向送話音互樣值的億編碼，促因此比語特速率脈低得多伐。二、語愿音信號晝的產(chǎn)生弦模型95清濁音判決濾波器參數(shù)分析Ga1ap量化編碼器U/V解碼器Ga1apTPU/V激勵信號產(chǎn)生合成濾波器信道基音周期提取TPs(n)預(yù)加重加窗s(n)LPC聲碼器的原理框圖三、L疲PC聲呢碼器的注工作原有理96

對于加窗的語音信號sw(n)，當(dāng)窗的起點n=0時，語音信號sw(n)的短時能量用E

表示，短時平均幅度用M

表示，計算公式如下：三、LP宜C聲碼器險的工作原駕理3、濁音、馬清音及無護聲的判別根據(jù)語音湊信號的短剖時能量、控短時平均民幅度和短卻時過零率振來判斷當(dāng)交前幀的語跡音信號是溪濁音、清諸音，還是邀無聲。97

語音信號的過零率用Z

表示，它表示一幀語音信號中波形穿過橫軸（零電平）的次數(shù)。它可以用相鄰兩個取樣改變符號的次數(shù)來計算：三、LP吐C聲碼器敗的工作原職理98濁音（V）的M最大而Z最低，當(dāng)搭采樣率為怠8kHz苦，幀長為班20m恰s時，Z的平均值逗約為20腿；清音（U）的M居中而Z最高，當(dāng)?shù)鸩蓸勇蕿檎?kHz悔，幀長為時20ms訂時，Z的平均孟值約為和70；無聲（S）的M最低而Z居中。判斷當(dāng)閑前幀是梢濁音、譜清音、海無聲的者依據(jù)如政下：三、L調(diào)PC聲珍碼器的酷工作原拴理99三、LP筍C聲碼器維的工作原野理

在S、U、V三種情況下，短時平均幅度M和短時過零率Z的條件概率密度函數(shù)示意圖通道聲爺碼器通道聲匆碼器發(fā)送端嚼通過若閑干個并籌聯(lián)的通禾道對語殊音信號揀進行粗印略的頻牧譜估計接收端隔產(chǎn)生的決信號其慎頻譜與偏發(fā)送端即所規(guī)定愉的頻譜待相匹配喊。濾波器組租隊頻帶的擦劃分不均承勻，低頻認(rèn)帶的帶寬籮窄，高頻灑段的帶寬奶寬主要缺點男：需要進湯行基音檢申查和清濁淘音的判決龍，精確性掛較差。通道數(shù)瞎量有限騰，造成途信號頻橡譜畸變共振峰聲嬌碼器共振峰聲忽碼器對整體復(fù)的語音菠信號進掙行分析簽，提取貓信號中校的共振常峰的位享置、幅稍度、帶架寬等參甚數(shù)，構(gòu)另成對應(yīng)芒清音和地濁音的填兩個聲揮道濾波賤器。與通道聲囑碼器相比天，共振峰蓄聲碼器合撲成的語音注質(zhì)量較好坊，而且比蔑特率可以予壓縮的更響低104四、L恐PC1砌0聲碼截器復(fù)習(xí)：LPC聲碼器窗的工作蘿原理清濁音判決濾波器參數(shù)分析Ga1ap量化編碼器U/V解碼器Ga1apTPU/V激勵信號產(chǎn)生合成濾波器信道基音周期提取TPs(n)預(yù)加重加窗s(n)1051、LP丟C10聲增碼器概況LPC我-10臭聲碼器盡采用1也0階線膜性預(yù)測您分析濾麻波器，令編碼速壞率為2訪.4k圣b/s傘，被美斜國在1掘981查年作為豬聯(lián)邦標(biāo)熄準(zhǔn)FS詢-10蕉15用嚴(yán)于窄帶征保密通斥信。其唇語音質(zhì)斯量清晰午可懂，貴但抗噪偽聲的能爬力和自觸然度尚暈有欠缺口。四、LP歐C10聲晴碼器106四、LP循C10聲詳碼器2、L涼PC10三編碼器低通濾波A/D變換預(yù)加重計算分析相位基音分析存儲器低通濾波器清/濁檢測基音及清/濁校正2階逆濾波AMDF基音提取V/UV數(shù)字語音出并變串及同步產(chǎn)生誤差校正的映射參數(shù)編碼基音周期預(yù)測器分析存儲器計算RMS計算預(yù)測參數(shù)2幀參數(shù)存儲器2幀參數(shù)存儲器RMSRC107LPC礎(chǔ)-10編碼器會的特點（1）采樣采樣率8kH句z，每個剝樣本量役化為12bi奧t得到數(shù)屋字化語弊音，每180個樣點辱分為一習(xí)幀（22.舒5ms），以能幀為處罰理單元班。四、L門PC1呢0聲碼俯器預(yù)加重的李目的是加轟強語音譜極中的高頻循共振峰，侵使語音短應(yīng)時譜以及匹線性預(yù)測殺分析中的蔽余數(shù)（殘攝差）頻譜伍變得更為俊平坦，從僚而提高了萄譜參數(shù)估碼值的精確紅性。（2）預(yù)加重在提取聲道參數(shù)之前，先進行預(yù)加重（高頻提升）處理，預(yù)加重濾波器的傳輸函數(shù)Hpw(z)為：108傳輸函數(shù)Hpw(z)的幅革頻和相柜頻特性四、L器PC1排0聲碼遣器010002000300040005000600070008000-100-50050100Frequency(Hertz)Phase(degrees)010002000300040005000600070008000-30-20-10010Frequency(Hertz)MagnitudeResponse(dB)109（3）聲道訪濾濾器擱參數(shù)RC該編碼意方案中版采用協(xié)愧方差法佛計算預(yù)薯測系數(shù){ai},i=1艇,,漏P，P=1喜0。預(yù)測摟系數(shù)不耍適于直療接量化蛋，因為括它的微傅小變化梳會導(dǎo)致LP綜合濾煮波器極繼點位置熟很大的脖變化，騎很可能咐造成濾坡波器不喪穩(wěn)定，皇為了保揉證濾波踢器的穩(wěn)網(wǎng)定性，岸要求有激相當(dāng)高湊的量化階精度（爪每個系綱數(shù)需要8—10b聚its）。四、LP尖C10聲歲碼器110四、LP社C10聲脾碼器為了降低索量化比特伴數(shù)，采用銳了在數(shù)學(xué)章上完全等內(nèi)價的P個惠反射系數(shù)隨(RC：辜Refl信ecti利onC屈oeff脈icie盾nt){ki},i邁=1鈔,,富P代姜替預(yù)測直系數(shù)進識行量化畫編碼。英濾波器細穩(wěn)定的扭條件是虜參數(shù)k是i滿足享下式：此條件撿在量化椅時容易梁保證。睬可以通漂過Le搭vin羽son盜-Du膝rbi南n算法太求得部躍分相關(guān)身系數(shù)（鹿Par薄tia薦lC詳orr渠ela脖tio該n)，沿部分相茂關(guān)系數(shù)凳與RC岸在理論弱上是互竿為相反懶數(shù)。111（4）增益RMS增益RMS由下式計爺算：Si是經(jīng)過預(yù)墾加重后的靈數(shù)字語音淚信號樣本阿，N是分析缸幀長度計。對于濁音鵝幀，其分蟲析幀長取行為130期個樣本以絮內(nèi)的基音犬周悼期整數(shù)倍肅值；對于清盾音幀，惕其分析紙幀長取態(tài)為長度喘為22剩.5m盾s的整泉個幀的好中點為周中心的策130窮個樣點初。四、LP睜C10聲疑碼器112清/濁音慣判決是利貸用模式匹現(xiàn)配技術(shù)，捐基于低帶縮慧能量、A臣MDF函泄數(shù)的最大蹈值與最小脖值之比、具過零率三債個因素判桃別。最后及對基音值末、清濁音擺判決結(jié)果仰用動態(tài)規(guī)報劃算法，克在三幀范蕉圍內(nèi)進行盲平滑和錯北誤校正，漲從而給出覆當(dāng)前幀的灶基音周期艇、清濁音近判決參數(shù)研V/U。（5）提取基貧音周期和銀檢測清/濁音采用基于呼短時平均義幅度差函幕數(shù)(AMD避F)法提取稿基音周耗期。四、L戰(zhàn)PC1心0聲碼付器113（6）參數(shù)編真碼對10個反射系設(shè)數(shù)RC、增益RMS、基音周勵期、U/V判決標(biāo)志傭以及同步裝信號共編站碼成每幀54bi勺ts，幀長22.5渾ms，因此編芒碼速率為2.4仙kb/移s。各比國特分配歇如下表感：四、LP疾C10聲碰碼器114四、L勞PC1浪0聲碼拔器濁音清音濁音清音基音周期/清濁音77K(6)4RMS55K(7)4同步11K(8)4K(1)55K(9)3K(2)55K(10)2K(3)555433K(4)55誤差校正020K(5)4115四、L盼PC1湯0聲碼江器3、L再PC10誓譯碼器串/并變換同步檢測誤差檢測校正編碼參數(shù)解碼幀塊到基音塊轉(zhuǎn)換與插值輸出存儲器計算增益綜合器清/濁音開關(guān)去加重D/A低通濾波合成語音出RMSRC基音周期V/UV反射系數(shù)轉(zhuǎn)換成預(yù)測系數(shù)基音產(chǎn)生噪音產(chǎn)生116LPC激-10聲碼器跑的缺點（1）采用哀過分簡屬化的二怪元激勵故，合成盒的語音施自然度習(xí)較低；（2）穩(wěn)健性(Ro菌bus避tne祥ss)差。（3）LPC攻-10的語音譜伏共振峰的接位置以及撕帶寬估值項有時會產(chǎn)靈生很大的殃失真，從緩而影響語紹音的質(zhì)量雞。當(dāng)濁音構(gòu)的基音頻釀率接近譜盞包絡(luò)中的鞭第一共振止峰時，LPC譜估計在概共振峰位淋置上出現(xiàn)預(yù)極其尖銳盤的峰值（塵估計失真宵），使得密相應(yīng)得在量合成語音駛中會出現(xiàn)席尖峰或較嫁大的毛刺逐，影響語睛音質(zhì)量。四、LP瘡C10聲則碼器117采用混京合激勵刪代替簡艘單的二銜元激勵陷，使合銀成語音仇的質(zhì)量神得到改歪善。激勵脈馬沖加抖溉動：對詞每個基產(chǎn)音周期歸的長度冊乘上一銹個0.回75～1.2簡5之間悟均勻分丈布的隨簡機數(shù)以狐改善語留音的自貪然度。4、L浙PC-1氣0e聲碼幕器LPC左-10役e聲碼亮器采用彎針對L撐PC-伴10聲心碼器的涂缺點加鍛以改進柱的算法淋，并能美與LP月C-1魚0聲碼博器兼容幅，用于偷美國第燭三代?？擅茈娫挵佟Ｋ?、L旦PC1編0聲碼綿器（1）激勵膜源的改姜善118（2）基音學(xué)提取方法益的改進LPC識-10提取基音奔采用的是AMDF，它的顯奮著特點是蚊不需要乘忍法，計算擴較小。LPC-董10e中采用LPC的殘差蟲信號或帳語音信拳號的短謎時自相究關(guān)函數(shù)糾，利用播動態(tài)規(guī)飼劃的平析滑算法坑來更準(zhǔn)魔確地提侮取基音歇周期。四、L邪PC1尺0聲碼尸器119（3）聲勁道濾波嗓器參數(shù)銹量化的航改進線譜頻似率LSF百(Li借ne篩Spe練ctr益um抖Fre娛que霧ncy家)，或稱菜為線譜掠對(Li筐ne淋Spe君ctr翻um或Pai師r)是數(shù)學(xué)上或與線性預(yù)剃測系數(shù){ai}(i=1舞,,厚P)和反射系竭數(shù){ki}(i=1,,賺P)完全等遠價的另景一種表堂示方式讀。LSF參數(shù)集{i}(i=1善,,凝P)都在單位鼠圓上，它爺們在頻域族描述全極象點濾波器H(Z)。LSF在數(shù)學(xué)上草有良好的赴量化特性乘。四、LP鋤C10聲靈碼器120四、LP兵C10聲冊碼器在求取L攏SF參數(shù)圾及量化過乞程中，如嘉果保持L炕SF參數(shù)今的有序有奧界性質(zhì)，六即:就可以保檢證全極點厚濾波器H(Z)是穩(wěn)定的扶。LSF參謎數(shù)有序有埋界性121LSF誤吹差相對獨氧立性某個頻率泰點的LS們F偏差只蓄對該頻率診附近的語鑄音頻譜產(chǎn)頃生影響，萌而對其它郵LSF頻慈率上的語遷音頻譜影吧響不大，哨這有利于辮LSF的拳參數(shù)量化穴和插值。四、L封PC1夜0聲碼燃器122LSF門參數(shù)的釋量化在標(biāo)量量提化時，通香過設(shè)計最戲佳的LS度F參數(shù)的很非均勻標(biāo)旁量量化器慈，可以用漸較少的量蛙化比特達芳到較高的忘量化精度上。例如：喊對10個園LSF參酸數(shù)，根據(jù)畢每個參數(shù)喉所起的作末用，分配呆的量化比版特數(shù)為：偏3、4、鍋4、4、玩4、3、桿3、3、螺3、3，鍋共34b失its。則所得的合夠成語音質(zhì)呼量與用4可1bit命s對反射伍系數(shù)k參數(shù)量化叔得到的合鮮成語音質(zhì)柳量相比較飲，在聽覺龜上沒有任開何差別，糟兩者的波替形完全吻哀合，計算轟量化畸變返約為1d目B。四、L梯PC1繪0聲碼妥器123四、LP假C10聲傳碼器LSF街參數(shù)的嶺量化(閱續(xù))在矢量建量化時獄，將1炮0個L儀SF合屠并成（妻4，6議）兩個輝矢量，神每個矢奶量量化辭為12汪bit團s，共恰24b才its進,可以債得到平掙均譜畸枝變?yōu)?浩dB的“透明”矢量量化勝。第三章凳語患言信號勤壓縮編牧碼3.1蹦語言信號哨壓縮編碼細的基本概衰念3.2災(zāi)自適應(yīng)換差值脈沖惱編碼調(diào)制3.3這參量編瘋碼3.4樂混合編黃碼3.5饒低東速率語聯(lián)言壓縮冠編碼的烘應(yīng)用3.4沖.1旋混合編財碼混合編碼昆結(jié)合了波刺形編碼和妥參量編碼宰的優(yōu)點，著采用線性炎技術(shù)構(gòu)成偽聲道模型英。不止傳輸訊預(yù)測參數(shù)予和清濁音械信息，而株且也同時趁傳輸預(yù)測照誤差信息海。實現(xiàn)混合兔編碼基本蒜方法是以擺參量編碼濤特別是線玻性預(yù)測編杯碼LPC代為基礎(chǔ)的辣，合成分柔析法（AbS，優(yōu)Anal爭ysis請-By-跡Synt局hesi紀(jì)s）的基本讀思想：鞋用合成脾來指導(dǎo)鄙分析。將合成香器引入側(cè)編碼系按統(tǒng)，使邁之與分繪析器相什結(jié)合，譽在編碼臣器中產(chǎn)搖生與譯桐碼器完素全一致盾的合成呆語音，裳將此合朋成語音鼠與原始擱語音相寄比較，畢根據(jù)一蠢定的誤匪差準(zhǔn)則趴調(diào)整計苗算分析器的各個參曉數(shù)，使菠兩者之霸間的誤絡(luò)差達到哄最小。駕然后將喊誤差最役小時的監(jiān)語音參度數(shù)傳送策到接收隱端，得飯到高質(zhì)迅量的合曬成語音咱。合成分抗析法在LPC基礎(chǔ)上采萬用AbS的編碼蝦方法。AbS-文LPC編碼器包慨括三個基煮本部分：時變?yōu)V脆波器（折包括LPC和基音濾躲波器）基于感塘知的最診小化處個理；激勵信鮮號；AbS凡-LP長C編碼雹器AbS考-LP旋C編碼器與襲譯碼器AbS-醉LPC編泛碼器激勵信號產(chǎn)生編碼端基音合成濾波器LPC合成濾波器解碼端輸出語音誤差最小優(yōu)化的激勵基音合成濾波器LPC合成濾波器＋誤差-+原始語音AbS-輸LPC編足碼器合成分源析編碼營方法的治特點：發(fā)端是布一個閉仰環(huán)系統(tǒng)惹；對激勵灰信號沒窮有明顯秧的分類，由閉蹄環(huán)系統(tǒng)蠢選擇與木原始厲語音誤脆差最小拴的激勵做信號，敢使得合乏成語音饑質(zhì)量滑比傳統(tǒng)必的LP腥C聲碼因器好得踩多。1、時嫂變?yōu)V波廉器時變?yōu)V督波器由LPC合成濾羨波器和優(yōu)基音合輸成濾波莊器級連汽組成。LPC合成濾濕波器實求現(xiàn)語音御的短時狠預(yù)測；基音合怠成濾波永器實現(xiàn)方語音的伙長時預(yù)則測。AbS衡-LP縱C編碼黎器在語音關(guān)譜中，憂能量較箏高的頻民段（如毛共振峰縫處）的靈噪聲相析對于能義量較低傅頻段的率噪聲不慎易被感朝知，在可度量原誼始語音抓與合成慘語音之拳間的誤機差時可滔以計入皆這一因例素，在甘語音能確量高的腥頻段，蓮允許二踐者的誤斥差大一銜些，反野之則小返一些，雄為此在希計算二粗者誤差原時，引停入頻域掘感覺加否權(quán)濾波絮器W(f)。2、感覺加控權(quán)濾波器感覺加灶權(quán)濾波雙器：是根據(jù)人近的聽覺特仍性對預(yù)測號殘差信號犬進行處理萬，以產(chǎn)生潮較好的主治觀聽覺效牌果。AbS-怒LPC編尤碼器3、激勵趟信號源激勵信齡號是AbS-或LPC模型的晴輸入，搖包含不硬能由時吊變?yōu)V波脅器譜模紫型表征詞的殘差栗結(jié)構(gòu)，峽如超出術(shù)長時線辜性預(yù)測汪范圍的治相關(guān)性淺就不能盡由長時芬線性預(yù)洲測包含陪，激勵暈信號還寫包括不浮能用確陰定方法梳有效表環(huán)征的隨好機結(jié)構(gòu)糕。采用AbS方法的腹聲碼器肌都用激雹勵信號遺源的種肝類命名應(yīng)。例如虜：（1）多脈務(wù)沖線性埋預(yù)測編搭碼（MP-L肉PC）（2）規(guī)則脈粒沖激勵—長時預(yù)勁測編碼松（RPE棚-LT棵P-L劈燕PC）（3）碼本創(chuàng)激勵線贊性預(yù)測棗編碼（CEL情P）AbS開-LP易C編碼脾器語音的次合成分智析編碼合成分押析法（ABS）的基本讀思想是用巷合成來指訊導(dǎo)分析。將合成器腥引入編碼夠瑞，使之扛與分析器偷相結(jié)臺，彩在編碼器襲中產(chǎn)生與獻譯碼器端枕完全一致犁的合成語眼音，將此勢合成語音倆與原始語烏音相比較朱，根據(jù)一剛定的誤差消準(zhǔn)則調(diào)整否計算各個扭參數(shù)，使蝦得二者之調(diào)間的誤差獸達到最小伏。將誤差連最小時獎的系統(tǒng)蘇參數(shù)傳綱送到接做收端，自可以合來成較高選質(zhì)量的糧語音?！顰bS?！狶P猜C編碼方法(1)緩存一幀雅語音采樣突值．通道LPC分析得到誼一組LPC系數(shù)。(2)通過LPC逆濾波計導(dǎo)算不量化俗的殘差信掩號。(3)由于LPC分析幀通脾常較長，駁確定激勵衰信號時需飽要把一幀觸分成幾個膝子幀。(4)對每個膨子幀計淡算基音聽濾波器(長時預(yù)測匙器)參數(shù)。(5)將基音裹和LPC合成濾爆波器級碗聯(lián)起來賽，選擇忌最佳激喝勵信號用。(6)接收端池根據(jù)收喉到的碼陣字或數(shù)圣據(jù)求得長最佳激樸勵信號倒，通過社級聯(lián)濾份波器產(chǎn)琴生與原鳥始語音填誤差最悶小的合室成語音訓(xùn)。多帶激拜勵(MBE稀)和混合激情勵線性預(yù)拼測(MEL窯P)編碼多帶激麻勵(MBE肌)語音編碼混合激盼勵線性刺預(yù)測(MEL移P)編碼★多帶激勵(MB損E)語音編碼MBE編碼算法瓶首先由美釘國的MIT大學(xué)林肯舍實驗室的P.W咬.Gr央iff蛙in和J.S盜.Li鋒m于1984年提出的業(yè)。算法的作關(guān)鍵是吸提出了槽一種基饞于頻域鋸的、新棋的語音熔信號產(chǎn)次生模型——多帶激硬勵模型,進而提孫高了合蘿成語音陶的自然最度。★MBE語音模踩型MBE模型與翻傳統(tǒng)的棉聲碼器吊模型的肆突出區(qū)軋別在激處勵模型鑼的表示撫上。傳統(tǒng)的各聲碼器烈模型．腔整個頻棍帶不是渣清音就輕是濁音帶．激勵畫譜由全坡頻帶的想清濁音跳判決并阿由基音岸周期表并示。這種描述膀方法不能停反映語音蜻的復(fù)雜構(gòu)崗成，合成逗語音自然謝度差。MBE模型，榴將整個董頻帶以勾基音諧血波為中找心．以籠基音頻昂率為帶階寬劃分咸為若干改頻帶，諸在每個談頻帶根偽據(jù)頻譜旺特征進瞎行清濁柏音判決立，形成槳多帶激黃勵譜。整個激勵棋譜由基音患頻率和它礎(chǔ)的諧波以戚及一組清傍濁音判決倒參數(shù)表示禮，能較好拖地反映語愿音特征。★混合激墊勵線性饒預(yù)測(ME崇LP)編碼MELP算法的乳基本特納點：采凈用了混虛合激勵閉的形式色代替基產(chǎn)本LPC模型的二星元激勵形刪式．將周佳期脈沖激誼勵源和白功噪聲源混鋼合作為激拒勵信號解決了二收元激勵模揉式不能準(zhǔn)芒確描述過六渡幀和弱徐濁音幀的要問題使合成激盲勵信號譜德與殘差信鏡號譜更加略匹配吸取MBE模型的思霧想，對激嶄勵信號進另行分帶處娃理MEL母P聲碼器懼的質(zhì)量理大大超迫過LPC趟—10聲碼器角，是一種釀較理想膜的低速靠率語音鵲編碼算雷法★MELP簡要框隨圖1.分析部發(fā)分●基音提取政分為幾個涉步驟：首控先是用自京相關(guān)法進挪行整數(shù)基派音初估，糟得到整數(shù)亦基音初值騙；然后利晶用內(nèi)插公危式提高輸郵入基音值路的準(zhǔn)確度撤?！穹謳荚捯舴治鼋馐紫葘⑤敼胝Z音信任號濾成5個子頻維帶的信眠號，計撇算5個子帶的導(dǎo)分帶話音櫻強度井以蓮此為依據(jù)聰進行分帶皇清／濁音阻判決?！窬€性預(yù)渡測分析用L—D算法進行丟自相關(guān)分宗析。對線恩性預(yù)測系粥數(shù)的量化宿使用多級而矢量量化宋技術(shù)?！裼嬎銡埵膊钪C波譜扁時，首先休使用量化主后的LSF參數(shù)計算蠢線性預(yù)測模系數(shù)，并叮用它產(chǎn)生梯殘差信號河，對其進陵行FFT變換。鏟利用頻栗譜峰點而檢測算緞法找到脅與前10次諧波廳對應(yīng)的矩傅里葉毅系數(shù)輸工出。2.合成部真分●合成部眉分仍然扣采取LPC合成的俯形式，航不同的播是激勵恥信號的質(zhì)合成方慚式和后濃處理。●MELP算法中著，混合弟激勵為仙合成分稱帶濾波干后的脈輩沖與噪果聲激勵捉之和。●脈沖激訓(xùn)勵是用長藍度為—個基音周棒期的殘差棵譜博里葉姥系數(shù)的離矛散博里葉匹反變換計捧算出來?！裨肼暭へ悇钍鞘紫日甬a(chǎn)[0，1]間均勻分拘布的白噪妖聲源，再探對其進行防電平調(diào)整妄和限幅。●脈沖和創(chuàng)噪聲源各瘡自濾波后仰加在一劈燕起合成混淺合激勵。●混合零激勵信切號合成慘后經(jīng)自形適應(yīng)譜搬增強濾丈波器處睛理，用系于改善券共振峰蜘的形狀蠟。●隨后送，激勵芳信號進期行LPC合成得綿到合成退語音。3.參數(shù)量休化編碼捕部分MEL倍P算法的參賞數(shù)包括LPC參數(shù)、小基音周夕期、模何式分類暗參數(shù)、沒分帶混駕合比例班、殘差郊諧波譜旱參數(shù)和徒增益。MPLP樸CRPEL熟PCCELP★數(shù)字音頻刑編碼標(biāo)準(zhǔn)★話音音吩頻編碼段標(biāo)準(zhǔn)1.稀G.7衰11標(biāo)準(zhǔn)●CCIT卻T（國際藝電報電云話咨詢失委員會覺）于1972年對話音氣頻譜的模饞擬信號用擺脈沖編碼少調(diào)制（PCM）編碼時鼻的特性進晌行了規(guī)范●速率煉為64k息b/s●適合于分電話質(zhì)吊量的語侮言信號具編碼(頻率范臘圍300森Hz醫(yī)~3.資4k衡Hz)2.包G.7伐21標(biāo)準(zhǔn)●G.7奪21標(biāo)準(zhǔn)是CCI表TT1姑988年制訂的●速率救為32想kb/倡s●采用自壯適應(yīng)差保分脈碼涼調(diào)制(AD讀PCM艱)算法●適英合于中乳等質(zhì)量媽音頻信然號編碼鄰，同時糊也應(yīng)用幸于調(diào)幅遵廣播質(zhì)罰量的音災(zāi)頻信號蔥編碼3.銀G背.72昆2標(biāo)準(zhǔn)●G.72鏈2標(biāo)準(zhǔn)是CCI旬TT1姨988年制訂現(xiàn)的,●該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)堂范了一種源音頻（50～7000行Hz）編碼送系統(tǒng)的久特性●速率為64亂kb/恭s●采用子帶糟自適應(yīng)差飽分脈碼制(SB區(qū)-AD愚PCM和)算法●具有價數(shù)據(jù)插蘆入的功撒能●適合螞于調(diào)幅柿廣播質(zhì)廚量的音斜頻信號盡編碼，獻也適合動于需要排存儲大驅(qū)量高質(zhì)扛量音頻支信號的授多媒體質(zhì)系統(tǒng)●例如視柱聽多媒體披、會議電物視等具有健調(diào)幅廣播頭質(zhì)量的音同頻G.72池2編/解碼器原舍理框圖(a)發(fā)端編碼料器；(b)收端解碼質(zhì)器4.讓G紫.72蛾8標(biāo)準(zhǔn)●速率為16暗kb/把s●采用短時逆碼本激勵盒線性預(yù)測黑編碼(LD扛-CE稻LP)算法●適合轟于高質(zhì)量遼的語音信鐵號編碼5.兇G.7陜29標(biāo)準(zhǔn)●G.7稅