低速率CS-ACELP语音编码算法研究及实现

低速率CS-ACELP语音编码算法研究及实现

孟飚;张雪英

【摘 要】介绍了8 kb/s CS-ACELP语音编码算法的基本原理,即采用LSP参数量化和代数结构的固定码书,同时对增益的量化使用共轭结构;对该算法进行了仿真实现.结果表明,CS-ACELP是一种高质量的语音编码算法. 【期刊名称】《太原理工大学学报》 【年(卷),期】2003(034)005 【总页数】4页(P525-528)

【关键词】语音编码;LSP;CS-ACELP 【作 者】孟飚;张雪英

【作者单位】太原理工大学,信息工程学院,山西,太原,030024;太原理工大学,信息工程学院,山西,太原,030024 【正文语种】中 文 【中图分类】基础科学

第 34 卷第 5 期 2003 年 9 月 太原理工大学学报JOURNAL OF TAIYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 文章编号： 1007-9432 (2003) 05-0525-04 低速率 CS-ACELP 语音编码算法研究及实现孟腿，张雪英（大原理工大学信息工程学院，山西太原 030024)Vol.34 No.5Sep.2003 摘要：介绍了 8 kb/ sCS-ACELP 语音编码算法的基本原理，即采用 LSP 参数量化和代数结构的固定码书，同时对增益的量化使用共辄结构 z 对该算法进行了仿真实现。结果表明， cs-ACELP 是

一种高质量的语音编码算法。 关键词：语音编码； LSP; CS-ACELP中圈分类号： TN912.3 文献标识码： A低速率语音编码的研究目的是在尽量减少失真 的情况下，降低编码速率，减小传输时所用的带宽。 由于低速语音编码允许在窄带信道上传输且具有较 大的克服信道失真的能力，同时具有在给定信道误 码率的情况下只需较低的发射功率，就可以通过各 种通信交换网，以及只需较少的存储空间来存储数 字语音等优点，使得低速语音编码具有很大的社会 效益和经济效益。 8 kb/ sCS-ACELP(Conjugate- StructureAlgebraicCodeExcitedLinearPredic- tion）算法编码效率高、复杂度低、合成语音质量好， 可应用于现代通信系统中，如卫星通信、移动通信及 多媒体通信。本文研究了该算法的主要特点，并仿 真实现了该算法，给出了实验波形图，计算出了男女 各10句话的平均 MOS 分约为 4.2 ，同时进行了非 正式主观试昕，结果表明其音质达到长话网质量。1 CS-ACELP 编码器主要技术1.1概述 CS-ACELP 编码器基于码激励线性预测(CELP）编码模型，其编码器和解码器原理框图如图 1 和图 2 所示。这个编码器处理 10 ms 语音帧，对应于 8 kHz 采样率的 80 个样点［l] 0 输入语音信析法来选择激励参数，即固定码书和自适应码书参 数，这种操作每 5 ms 子帧进行一次。第一子帧使用 量化和未量化的内插 LP 滤披器系数，第二子帧则 输入语音图 1 编码器原理框囹号经过预处理模块作高通滤波和幅度处理。一帧语图 2 解码器原理框圄音信号进行 一 次 LP ( LinearPrediction）分析，将结 使用量化和未量化的 LP 滤波器系数。使用感觉加 果转换成线谱对 LSP ( LineSpectrumPair ）参数后 权语音信号，每帧估计一次开环基音延迟。通过对 进行量化。根据感觉加权误差最小准则使用合成分收稿日朔： 2002-12-25基金项目：山西省自然科学基金资助项目（ 20011033） ；山西省留学回国人员科研基金资助项目（ 200224)作者简介：孟赂(1977一），男，山西太原人，硕士，主要从事语音信号处理研究 ．第34卷第 5 期2003 年 9 月太原理工大学学报No.5 Sep.2003 要：介绍了 8 kb/ sCS-ACELP 语音编码算

法的基本原理，即采用 LSP 参数量化和代数结ACELP 是一种高质量的语音编码算法。关键词：语音编码； LSP; CS-ACELP 中圈分类号： TN912.3 低速率语音编码的研究目的是在尽量减少失真的情况下，降低编码速率，减小传输时所用的带宽。由于低速语音编码允许在窄带信道上传输且具有较大的克服信道失真的能力，同时具有在给定信道误码率的情况下只需较低的发射功率，就可以通过各种通信交换网，以及只需较少的存储空间来存储数字语音等优点，使得低速语音编码具有很大的社会效益和经济效益。 8 kb/ sCS-ACELP(Conjugate-StructureAlgebraicCodeExcitedLinearPredic-tion）算法编码效率高、复杂度低、合成语音质量好，可应用于现代通信系统中，如卫星通信、移动通信及多媒体通信。本文研究了该算法的主要特点，并仿真实现了该算法，给出了实验波形图，计算出了男女各句话的平均 MOS 分约为 4.2 ，同时进行了非正式主观试昕，结果表明其音质达到长话网质量。1.1 概述CS-ACELP 编码器基于码激励线性预测图1和图2所示。这个编码器处理 10 ms 语音帧，析法来选择激励参数，即固定码书和自适应码书参数，这种操作每 5 ms 子帧进行一次。第一子帧使用量化和未量化的内插 LP 滤披器系数，第二子帧则输入语音编码器原理框囹解码器原理框圄音信号进行 一 次 LP ( LinearPrediction）分析，将结 使用量化和未量化的 LP 滤波器系数。使用感觉加果转换成线谱对 LSP ( LineSpectrumPair ）参数后 权语音信号，每帧估计一次开环基音延迟。通过对进行量化。根据感觉加权误差最小准则使用合成分526 第 34 卷LP残差用加权合成滤波器滤波可得到目标信号：通过对 LP 残差和激励间的误差滤波，可以更新这些滤波器的状态。接着计算加权合成滤波器的冲激响 应，并使用目标信号和冲激响应，通过在开环基音延 迟附近搜索确定闭环基音延迟。最后将求出的线性 预测滤波器系数、自适应码书和固定码书索引、增益 参数编码后进行传送。编码器参数量化后形成每帧 80 b的信息流传输到解码器。在解码器中使用这 些参数恢复激励并合成滤波器参数。