第3章聲音2數(shù)字語(yǔ)音的壓縮編碼-閱讀頁(yè)
2024-10-18 16:14本頁(yè)面
【正文】 8 例 LPC10編碼器 (ANSI 1015 , ) ? 1幀，以幀為單位進(jìn)行編碼， ? LPC系數(shù)共 10位，采用協(xié)方差方法計(jì)算， ? 濁音的基音周期 T采用平均幅值差分函數(shù) (AMDF)計(jì)算，共 60個(gè)值，范圍 ，半對(duì)數(shù)表示， ? 激勵(lì)信號(hào)：濁音采用標(biāo)準(zhǔn)化的存儲(chǔ)波形 ? 碼率： 54 x 1000/ = kb/s 參數(shù) 濁音 清音 a1 5 5 a2 5 5 a3 5 5 a4 5 5 a5 4 a6 4 a7 4 a8 4 a9 3 a10 2 V/UV 1 1 T 6 6 G 5 5 同步 1 1 誤差保護(hù) 21 總計(jì) 54 54 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 39 3 波形編碼與參數(shù)編碼的比較 波形編碼 參數(shù)編碼 1 碼率高 碼率低 2 音質(zhì)好 音質(zhì)差 3 算法簡(jiǎn)單 算法復(fù)雜 4 可處理任何聲音信號(hào) 僅處理語(yǔ)音信號(hào) ? 參數(shù)編碼的數(shù)據(jù)率在 24 kbps左右，產(chǎn)生的語(yǔ)音雖然可以聽(tīng)懂，但其質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于波形編碼。 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 42 2 混合編碼的原理 ? 思路 : 使用合成 分析法 AbS(AnalysisbySynthesis)來(lái)改進(jìn)參數(shù)編碼 , 其中聲道濾波器模型仍與 LPC編碼器中的相同，但不使用兩個(gè)狀態(tài) (有聲 /無(wú)聲 )的模型作為濾波器的輸入激勵(lì)信號(hào)，而是增加反饋，調(diào)節(jié)激勵(lì)信號(hào) u(n), 使語(yǔ)音輸入信號(hào) s(n)與重建的語(yǔ)音信號(hào)誤差 e(n)為最小。） 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 43 ? 激勵(lì)信號(hào)生成的方法： 1. 多脈沖線性預(yù)測(cè)編碼 MPLPC(multiple pulse LPC) 2. 等間隔脈沖激勵(lì) RPE (regularpulse excited) 3. 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè) CELP (code excited linear predictive) 最佳激勵(lì)信號(hào) u(n)的生成方法 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 44 4 多脈沖線性預(yù)測(cè)編碼 －－ MPLPC ? 將原始語(yǔ)音分為 20ms長(zhǎng)度的幀 , 對(duì)每一幀計(jì)算出 LPC的系數(shù)； ? 假設(shè)激勵(lì)信號(hào)由 k個(gè)脈沖組成，每個(gè)脈沖的幅度和位置待定； ? 從第 1個(gè)脈沖開(kāi)始，確定其幅度和位置； ? 若 1， 決定第 i個(gè)脈沖的幅度與位置 多脈沖激勵(lì)發(fā)生器 LPC合成器 感知權(quán)重 i=1..k 原始語(yǔ)音 合成語(yǔ)音 u(n) 重復(fù)k次 1 2 3 4 5 i i+1 k t 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 45 5 等間隔脈沖激勵(lì) LPC編碼器 — RegularPulse Excited LPC ? 每一幀使用 4組激勵(lì)信號(hào) (即每 5 ms有 1組激勵(lì)信號(hào) ), 每一組激勵(lì)信號(hào)使用 13個(gè)脈沖，間隔時(shí)間相同， ? 編碼器每 5ms計(jì)算 一次激勵(lì)信號(hào)的參數(shù)（ 第 1個(gè)激勵(lì)脈沖的位置和所有其他脈沖的幅度），目標(biāo)是使 40120個(gè)樣本范圍的預(yù)測(cè)誤差序列的自相關(guān)達(dá)到最大： 56 bit / 5ms –第一個(gè)激勵(lì)脈沖的位置 (相位 2bit+量化因子 6bit ) –13個(gè)脈沖的幅值 (13x3bit) –長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè) (LTP)系數(shù) (2bit), 長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)延時(shí) (7bit) ? 每 20ms進(jìn)行一次短時(shí)預(yù)測(cè)，確定 LPC的系數(shù)（共 36比特） 每 20ms需 4x56+36=260bit, 碼率＝ =13kb/s 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 46 例 GSM (13kbps)語(yǔ)音編碼器 (Global System for Mobile munications) 每 5ms產(chǎn)生一組由 13個(gè)脈沖組成的激勵(lì)信號(hào)序列 (56bit) 每 5ms計(jì)算一次，使 40120個(gè)樣本范圍的短時(shí)預(yù)測(cè)誤差序列的自相關(guān)達(dá)到最大 LPC濾波器有 8個(gè)系數(shù)，共 36bit，每 20 ms 計(jì)算一次 每 20ms生成 4x56+36=260bit, 碼率＝ =13kb/s 2020/11/4 南京大學(xué)多媒體研究所 47 6. 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼器 ( CELP， Code Excited LPC ) ? CELP算法 , 1985提出。選用哪一個(gè)激勵(lì)信號(hào)由碼本的索引項(xiàng)指出，其增益項(xiàng)用來(lái)擴(kuò)展它的功率。 Hauspie SBC 8,000Hz DSP Group TrueSpeech 9kbs 8,000Hz Lernout amp。 濾波器 激勵(lì)信號(hào) 語(yǔ)音 ? 語(yǔ)音生成 (解碼 )的過(guò)程，可以統(tǒng)一地看作是一組激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器濾波后得到的。
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