【正文】 要求或不在有明顯改進(jìn)是結(jié)束迭代。其優(yōu)點(diǎn)是大大節(jié)約計(jì)算時(shí)間，而且由于初始碼書是從訓(xùn)練序列中選出來得，所以沒有空胞腔的問題。用分裂法形 成的初始碼書，其性能較好， 當(dāng)然矢量量化器的性能 也 較好，只是計(jì)算工作量比較大，隨著馬書中碼字的增加，計(jì)算量也迅速增加。該算 法是刪除算法的一種，因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)過程中不斷合并，這個(gè)合并的過程不斷進(jìn)行直到胞腔數(shù)目達(dá)到開始 初始化失真半徑 r? ，訓(xùn)練序列 TS 碼書大小 N，設(shè)置失真半徑 增量 r M 是否等于 N 結(jié)束 改變失真半徑rrr???? 劃分胞腔，凡小于 失真小于 r? 的那些 TS 中的矢量，均屬于胞腔 iY ，{ ( , ) , }i i rS X d X Y X T S?? ? ? 計(jì)算生成的碼字個(gè)數(shù) M N Y 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 15 要求 [7]。 矢量量化器 LBG算法的仿真及仿真結(jié)果分析 程序設(shè)計(jì)思 路 為了使程序簡短，運(yùn)行容易，初始碼書的選取采用隨機(jī)選取法； 考慮到輸入數(shù)據(jù)有正值有負(fù)值，失真測(cè)度采用歐氏距離 均方誤差 [8]。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 24 進(jìn)行大量的仿真說明： 失真門限越小，平均失真越小，相對(duì)時(shí)間越小，循環(huán)次數(shù)越大，運(yùn)算量（運(yùn)算時(shí)間）越大 仿真結(jié)論 一 保持量化壓縮比不變，輸入的數(shù)據(jù)量越大，相對(duì)失真越小，循環(huán)次數(shù)越多，運(yùn)算量（運(yùn)算時(shí)間）越大 ； 二 壓縮比越大，循環(huán)次數(shù)越多，平均失真越大，運(yùn)算量（運(yùn)算時(shí)間）越多 ； 三 碼書維數(shù)越大，循環(huán)次數(shù)越少，平均失真越大，相對(duì)失真越小，運(yùn)算量（運(yùn)算時(shí)間）越大 ； 四 失真門限越小，平均失真越小，相對(duì)失真越小，循環(huán)次數(shù)越大，運(yùn)算量（運(yùn)算時(shí)間）越大 。 進(jìn)行大量的仿真說明：初始失真半徑越大，劃分胞腔次數(shù)越大，最終失真半徑不受影響，而運(yùn)算量（運(yùn)算時(shí)間）越小，胞腔劃分是一模一樣的 四 改變 量化 壓縮比 表（ 38） 覆蓋算法算法改變量化壓縮比的仿真結(jié)果 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 28 語音文件 參數(shù)類型 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 語音長度 15s 15s 15s 15s 樣本個(gè)數(shù) 50 100 200 400 碼書中碼字個(gè)數(shù) 8 8 8 8 碼字維數(shù) 5 5 5 5 量化壓縮比 25 50 初始失真半徑 最終失真半徑 空胞腔個(gè)數(shù) 1 0 1 0 劃分胞腔次數(shù) 103 194 3343 6682 運(yùn)算時(shí)間 數(shù)據(jù)分析： 改變量化壓縮比 ：試驗(yàn)用的是同一段語音，保持碼書中碼字 個(gè)數(shù)不變，使量化壓縮比分別為 ， ,25,50，則碼書中碼字個(gè)數(shù)為 50， 100,200， 400 其他參數(shù)設(shè)置不變 .結(jié)果如 上 表所示，胞腔劃分次數(shù)為 103,194,3343,6682 呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，最終失真半徑為 ， ， ， 呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，運(yùn)算時(shí)間為 ， ， 呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。另外，覆蓋算法算法比 LBG算法算法更容易產(chǎn)生空胞腔， 失真更大， 且胞腔中向量個(gè)數(shù)的方差更大，也即覆蓋算法比 LBG算法劃分出的胞腔更不均勻。 三 改變 量化 壓縮比 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 33 表（ 312） PNN算法算法改變量化壓縮比的仿真結(jié)果 語音文件 參數(shù)類型 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 語音長度 15s 15s 15s 15s 樣本個(gè)數(shù) 50 100 200 400 碼書中碼字個(gè)數(shù) 8 8 8 8 碼字維數(shù) 5 5 5 5 量化壓縮比 25 50 空胞腔個(gè)數(shù) 3 1 1 0 胞腔中向量個(gè)數(shù)的方差 +003 循環(huán)次數(shù) 42 92 192 392 運(yùn)算時(shí)間 數(shù)據(jù)分析： 改變量化壓縮比 ：試驗(yàn)用的是同一段語音，保持最終碼書大小 8不變，使量化壓縮比分別為 ， ,25,50，則初始碼書中碼字個(gè)數(shù)為 50， 100,200， 400其他參數(shù)設(shè)置不變 .結(jié)果如 上 表所示，循環(huán)次數(shù)為 42,92,192,392 呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，空胞腔個(gè)數(shù)分別為 3,1,1,0，胞腔中向量個(gè)數(shù)的方差為 ， ， ， +003呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，運(yùn)算時(shí)間為 ， ， ， 呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。 表（ 313） 覆蓋算法與 PNN算法對(duì)比 壓縮比 算法 100 個(gè)訓(xùn)練序列量化出 8 個(gè)碼字 200 個(gè)訓(xùn)練序列量化出 16 個(gè)碼字 400 個(gè)訓(xùn)練序列量化出 32 個(gè)碼字 覆蓋算法（初始失真半徑為） 運(yùn)算時(shí)間 空胞腔數(shù) 0 3 5 胞腔中向量個(gè)數(shù)的方差 +003 +003 PNN 算法 運(yùn)算時(shí)間 空 胞腔數(shù) 1 5 6 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 35 胞腔中向量個(gè)數(shù)的方差 431 數(shù)據(jù)分析： 在相同 初始碼書和量化 壓縮比情況下， 訓(xùn)列序列大小分別為 100,200， 400，碼書大小分別為 8,16,32，覆蓋算法的運(yùn)算時(shí)間分別為 ,， PNN 算法的運(yùn)算時(shí)間分別為 , , ， LBG 算法產(chǎn)生的空胞腔數(shù)為 0， 3,5，覆蓋算法產(chǎn)生的空胞腔數(shù)分別為 1,5,6，覆蓋算法劃分的胞腔中的矢量個(gè)數(shù)的方差分別為, +003, +003， PNN 算法劃分的胞腔中的矢量個(gè)數(shù)的方差分別為 ， 431， 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 36 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)基于對(duì)矢量量化器的基本理論和結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)研究了矢量量化器設(shè)計(jì)中最重要的技術(shù) —— 碼書設(shè)計(jì)，對(duì)矢量量化技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)矢量量化的算法進(jìn)行了 分析。E:/wav/39。)。取樣頻率 =%g 取樣點(diǎn) /秒 \n39。輸入語音 39。,39。 x=a(1001:1000+sample_num*book_dimen)。 end end %初始碼書 for i=1:book_size for j=1:book_dimen s(i,j)=t_sample(i*5,j)。 xd_value=50。%距離最小值對(duì)應(yīng)的碼書索引 end %求與訓(xùn)練樣本距離最近的碼書，則距離最近的碼書索引就是訓(xùn)練樣本所屬的碼書號(hào)結(jié)束 N1=zeros(book_size,1)。 for m=1:book_dimen A=A+(t_sample(j,m)s(k,m))^2。disp(s)。 y_center=zeros(book_size,book_dimen)。%f39。%碼書維數(shù) sample_num=200%。時(shí)間39。 end fclose(fid) %顯示語音信息和語音圖 像 fprintf (39。 fid=fopen(39。 本設(shè)計(jì)對(duì)矢量量化的研究和應(yīng)用，都有有著實(shí)際的參考意義。 四 當(dāng)訓(xùn)練序列較小時(shí)， PNN 算法比 LBG 算法的運(yùn)算量少，運(yùn)算時(shí)間短，當(dāng)訓(xùn)練序列較大時(shí)， LBG 算法比 PNN算法的運(yùn)算量少，運(yùn)算時(shí)間短。 進(jìn)行大量的仿真說明： 當(dāng)訓(xùn)練序列較小時(shí)， PNN 算法比覆蓋算法的運(yùn)算量少，運(yùn)算時(shí)間短，當(dāng)訓(xùn)練序列較大時(shí)， LBG 算法比 PNN 算法的運(yùn)算量少，運(yùn)算時(shí)間短。仿真達(dá)到 200 個(gè)數(shù)據(jù)量化為 16個(gè)數(shù)據(jù)的目的。 進(jìn)行大量的仿真說明： 當(dāng)訓(xùn)練序列較小時(shí)， 覆蓋算法比 LBG 算法的運(yùn)算量少，運(yùn)算時(shí)間短，當(dāng)訓(xùn)練序列較大時(shí)， LBG 算法比 覆蓋 算法的運(yùn)算量少，運(yùn)算時(shí)間短。 程序運(yùn)行結(jié)果： 劃分胞腔次數(shù) = 1754 最終碼書中碼字個(gè)數(shù) = 16 最終失真半徑 = 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 25 每個(gè)胞腔中的向量數(shù) = 138 14 6 1 7 4 5 4 1 2 1 4 2 2 1 3 cpu_time= 仿真結(jié)果 在對(duì)實(shí)際語音信號(hào)進(jìn)行 MATLAB仿真的過程中，通過改變語音數(shù)據(jù)量大小，碼書維數(shù)，初始失真半徑，量化壓縮比四個(gè)參數(shù)，比對(duì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù) . 一 改變數(shù)據(jù)量 改變數(shù)據(jù)量大小，碼書中碼字個(gè)數(shù)隨之變化， 保持 量化壓縮比 不變 表（ 35） 覆蓋算法算法改變數(shù)據(jù)量的仿真結(jié)果 語音文件 參數(shù)類型 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 8比特 單聲道 采樣率為 8000 語音長度 15s 15s 15s 15s 樣本個(gè)數(shù) 50 100 200 400 碼書中碼字個(gè)數(shù) 4 8 16 32 碼字維數(shù) 5 5 5 5 量化壓縮比 初始失真半徑 最終失真半徑 空胞腔個(gè)數(shù) 0 0 4 5 劃分胞腔次數(shù) 107 84 1563 2373 運(yùn)算時(shí)間 數(shù)據(jù)分析： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 26 改變數(shù)據(jù)量大小 ：試驗(yàn)用的是同一段語音，保持量化壓縮比 不變，使輸入訓(xùn)練序列大小分別為 50,100,200， 400，則碼書中碼字個(gè)數(shù)為 4,8,16,32，其他參數(shù)設(shè)置不變 .結(jié)果如 上 表所示，劃分胞腔次數(shù) 107,84,1563,84 基本呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，最終失真半徑為 ,， ， 呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，運(yùn)算時(shí)間為 ， ， ，呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。 程序運(yùn)行結(jié)果： 語音長度 = 秒 取樣頻率 =8000 取樣點(diǎn) /秒 sample_num = 200 s 初始碼書 = 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 18 0 0 0 0 cpu_time= pj_distort 平均失真 = Columns 1 through 10 Columns 11 through 12 xd_shizhen 相對(duì)失真 = Columns 1 through 10 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 19 Columns 11 through 12 0 N1 每個(gè)碼書的樣本個(gè)數(shù) = 11 12 10 12 11 5 14 19 10 9 6 2 20 24 22 13 j2 循環(huán)次數(shù) = 12 final_codebook= 輸入語音與碼書波形如下圖所示： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 說明書 20 0 2 4 6 8 10 12 14 161 0 . 500 . 51時(shí)間幅度輸入語音0 0 . 0 0 1 0 . 0 0 2 0 . 0 0 3 0 . 0 0 4 0 . 0 0 5 0 . 0 0 6