宽带变速率语音编解码算法.研究与其在嵌入式平台上的实现

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：汤阳签字日期：》D7年／x月北日致谢在论文完成之际，谨向关心我、帮助我、鼓励我的师长、同学、朋友和亲人表示我最衷心的感谢。两年多的硕士研究生学习生涯，留下了很多值得我铭记在心的往事。在此，首先应该感谢我的导师丁晓明副教授给予我的谆谆教诲。丁晓明老师对于我

2、的科研和论文工作提出了许多的宝贵意见，本论文的研究撰写工作，正是在丁老师的悉心指导下完成的，丁老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年多以来丁老师对我的关心和指导。丁老师不仅悉心指导我完成了实验室的科研工作，而且在学习上和生活上也给予了我很大的关心、帮助。在此，再一次向丁晓明老师表示衷心的谢意。除此之外，本人在实验室进行科研学习，以及撰写论文期间，师兄沈超、同学洪诚、訾国伟、周亮、王承启等人，对我论文中的算法以及嵌入式系统研究工作给予了热情的指导和帮助。在此也向他们表达我的感激之情。最后，要感谢我的父母和朋友给予我的关心、鼓励和支持。他们的关怀

3、是我不断进步的精神动力，他们的理解和支持，使我能够在学校专心完成学业。谨以此文献给他们。绪论1绪论1．1编码技术简介在语音信号处理技术发展过程中，人们研究发现语音信号虽然变化多样，但从短时角度来看却近似为一种多相位的准周期信号。可以用语音的抽样波形进行描述，也可以用语音信号的特征进行描述。语音信号特征的提取分为参数分析法和非参数分析法。采用参数分析法描述语音信号，通常要首先建立语音模型，然后进行特征提取。非参数分析法则是利用统计方法直接从语音信号中获得有关性质。采用参数分析法也叫做参数编码，而采用非参数分析法通常叫做波形编码。参数编码则是首先把语音信号的产生用某种语音生成模型来

4、表示，而后利用语音特征提取方法提取出必要的编码参数。波形编码则是利用语音信号的一些统计性质及听觉特征，对语音信号进行量化以达到压缩语音编码速率的目的。一般情况下，参数编码是对表示语音特征的参数进行编码，如LPC模型下的声道特性参数，清浊音判决及基音信息。波形编码仅仅是通过抽样和量化过程表示模拟语音波形。参数编码降低了语音编码速率，但合成语音质量较差。¨‘除了参数编码与波形编码外，还有第三类编码方法——混合编码，它兼有参数编码和波形编码的特点，因此受到了广泛的重视。波形编码方法通常称为调整编码，其速率在32Kbit／s以上；参数编码后速率通常可以达到4．8Kbit／s以下，称之为

5、低速率编码；介于中间的编码方法为中速率编码，即混合编码。CELP即为混合编码方案之～，兼有波形编码和混合编码两方面特点。在相当一段时间内语音编码停留在波形编码的研究上，重构语音质量没有突破性进展。随着微电子技术的迅速发展，一些复杂的算法得以硬件实现，突破了波形编码与参数编码的界限，混合编码算法得到了实际应用川。从编码之后的语音恢复出来的再生语音，其质量通常采用清晰度(又称可懂度)与自然度来评价。前者是衡量语音中的字、单词和句涵义的可懂度，而后者则是针对讲话人的辨识水平而言。这些都和人的主观听觉感知有密切关系，是一种主观判定标准，虽较为繁杂但应用较多。MOS(平均主观打分．'me

6、anopinionscore)是一种常用的主观判定方法，以其平均主观打分来度量，用5级确定语音质量等级，分为优、良、中、差和劣等5级。如果MOS为4．0分以上，则为高质量语音，接近信道透明编码，常称为网络质量，再生语音质量符合长途要求。合成语音质量，指采用参数语音综合技术再生的语音，它一般具有高的可懂度，但自然度和语音北京交通人学硕士学位论文质量等级不够，这类语音一般MOS不会超过3．0分弘l。另一方面，考虑到正在发展的电话会议、会议电视、免提电话、广播评论等新型通讯业务都采用喇叭放音，原来的近3kHz带宽语音存在着信噪比低和听觉质量欠佳等缺点，有效方法之一是增加原始语音的带宽

7、。例如，1988年CCITT制定了G．722标准，以及rrU．T于2006年7月最新推出的标准G．729．1，都是宽带语音编解码的国际标准。宽带话音是指带宽在50～7000I-Iz的话音。频带的扩展使得宽带语音在通信的透明度，语音质量，真实感，话音识别等方面均有很大的改善，这种话音在可懂度和自然度方面都比带宽为300～3400Hz的话音有明显的提高，也更容易识别对方的说话入p1。在今后通信应用中，可以得到广泛应用，例如宽带语音将运用于视频会议，电话会议，口电话、保密通信、军用特殊信道通信和高