AMBE语音压缩的原理与应用现状.pdf

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1、万方数据AMBE语音压缩的原理与应用现状刘春晖1李波典2丁翠媚1中国移动通信集团广东有限公司广东广州510000【摘要】A聆B是基于鼢E模型的低比特率(2～9．6kb，s)、高质量语音压缩编码，本文首先介绍了基本的编解码原理，然后介绍了语音编解码的应用现状，给出了编解码软硬件的实现方案，以及在语音增强和语音压缩编码中的应用。【关键词】AMBEAMBE一2000语音压缩语音增强中图分类号：TN912．3文献标识码：B文章编号：1009-4067(2013)01-46-01AMBE是一种基于多带激励语音模型的低比特率，高性能语音压缩编码方法，与以【戌模型为基础的语音压缩方法相比

2、，同时在低码率的情况下能保持优良的语音合成的自然度效果，还具有良好的抗背景噪声能力。国际海事卫星组织更是把DVSI公司早期开发的一种基于MBE模型的IMBE语音压缩编码作为其卫星通信中语音压缩编码的标准之一。AMBE由于对编码参数采用了更好的矢量量化算法，相比IMBE不仅具有码率更低的优点，最低可至2kbps，而且算法的鲁棒性也得到了加强。如果还加上FEC前向纠错编码，可对信道误码进行一定程度的纠错。正是因为AMBE语音压缩编码的这些优点，AMBE语音压缩编码方式开始在野战综合通信网、卫星网、移动通信网等专业网中得到了广泛的使用。1、AMBE的编解码算法1．1基音提取基音提

3、取使用基音搜索的方法，首先根据假定的基音频率及其各谐波频率把整个语音谱划分成几个频带，接着用A—B-S方法计算各频带的拟合误差，各频带的拟合误差准则为1一。l一12￡．=·=LPIs，(砌一s，(国)IdoJ(2—1)z厅州一l式中S。(co)为加窗语音信号的傅立叶变换，s。f扪为合成语音信号的傅立叶变换，这里假设这帧语音信号的频谱在整个频域上是由浊音构成的，S，(。)：A．．E。．(co)，4为该频带的谱包络定值，E。@)为周期激励谱，周期激励谱的基音频率就是假定的基音频率。然后再计算总的拟合加权误差，当总的拟合误差为最小时，就认为事先假定的基音周期就是该语音帧的基音周期

4、，一般所取的语音帧的时间长度为20m$，160个抽样点。为了减小基音搜索的运算量，一般先在时域上进行整数基音周期的粗估，得到初始的基音周期后，然后在基音频率附近的频域上进行非整数基音周期点的细搜索。1．2清浊音判决根据所确定的基音频率及其各谐波频率将语音谱划分为若干个频带，如果AMBE的语音编码速率较低时，一般是把几个频带合并成一个子带。利用前面计算得到的各子带拟合误差，当拟合误差小于某个阀值时，判定为清音带，需要重新计算该子带的谱包络幅值，否则判定为浊音带。1．3量化参数基音提取，清浊音判决和子带的谱包络计算后得到的语音帧参数有基音频率，各子带清浊音判决参数，各个子带的谱

5、包络幅度。根据编码速率对它们进行相应的矢量量化。1．4信道纠错编解码对量化后的参数根据编码速率加上相应长度的前向纠错编码(FEC)，一般使用格雷码和汉明码。1．5语音合成解码端先对码流进行纠错解码和重建后，得到基音频率，各子带清浊音判决参数，各子带的谱包络幅值。对于清音部分的合成采用白噪声激励在频域合成，而浊音部分用一组余弦波在时域合成。2、AMBE编解码的应用现状2．1AMBE语音压缩算法的软硬件实现AMBE语音编解码算法既可以在数字信号处理器TMS320VC5402(100MIPS)上按照上述的算法流程用软件实现两路全双工的压缩算法，也可以使用专用的语音编解码芯片实现。

6、目前市场上得到广泛使用的是美国DVSI公司的AMBE系列编解码芯片，以AMBE一2000为例，一片AMBE一2000芯片可以实现一路AMBE的全双46◆中国电子商务．．2013·01工编解码。芯片具有低功耗，外部AD／DA接口简单，语音数据可接收A率或者“律编码的PCM数据，编码速率可从2．0kbps到9．6kbps可调。AMBE-2000芯片在多次语音压缩算法评测中均超过CELP,RELP,VSELP，MELP,ECELP，MP-MLQ，LPC一10，在评测中处于领先位置。AMBE一2000芯片的成帧格式的数据传输，属于突发性传输，每20lin产生一帧数据。每帧数据共有2

7、4个字节，每个字节16比特。前12个字节是头数据，由帧头，控制字，状态字组成。后12个字节数据是AMBE语音数据。利用AMBE一2000语音编解码芯片和Altera的FPGA芯片ACEXlKS0作为接El和控制功能的芯片在某小型交换机系统上成功实现了8个通道的全双工的AMBE编解码，话音清晰，延时在lOOms之内。主观听音测试在2．4Kbps码率可达MOS分3．5分的水平，系统框图如图1。2．2^hIBE语音压缩原理在语音增强和其它语音压缩算法中的应用AMBE语音模型由于比传统的LPC模型更符合实际的语音段情况，因