《多带激励声码器》PPT课件

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1、国家“十一五”规划教材《数字语音编码》讲议同济大学电子与信息工程学院赵晓群编著机械工业出版社，2007年第11章　多带激励声码器11.2多带激励语音模型11.1概述11.4多带激励语音合成11.3多带激励语音分析第11章　多带激励声码器11.1概述CELP、MPLPC等：全极点模型、LPC分析，合成-分析法，听觉加权方均误差准则，闭环确定激励参数。◆这类混合编码，在4.8~16kbit/s码率内获得巨大成功。◆关键技术：是保持了合成语音与原始语音波形的相似性。◆再降数码率时，合成语音质量迅速下降。LPC声码器：（清/浊音）二元激励模型，分析-合成法，LPC分析，清/浊音判别，估

2、计基音周期。◆SNR较高时，2.4kbit/s及以下码率，语音可懂度相当高。以上编码器，当噪声较大时，因无法准确提取参数，性能严重恶化；其它声码器，如通道声码器、同态声码器等也有同样弱点。第11章多带激励声码器11.1概述同济大学电子与信息工程学院-3-赵晓群教授产生原因：二元激励模型过于简化，不符合实际语音的特性。◆许多语音段，同时含周期性、非周期性分量，过渡音段、有噪浊音段更是如此。◆当用二元谱来拟合时，合成语音缺乏自然度。1988年MIT林肯实验室提出多带激励（MBE）语音编码，◆突破二元激励的局限性，对多个频带逐个进行V/U判决，故称为多带激励模型。◆采用合成-分析法，

3、在2.4~4.8kbit/s码率时性能优良。◆改进方案被国际海事卫星组织采用（INMARSAT-MVoiceCodec），码率为6.4kbit/s。本章主要内容：MBE原理，参数提取方法，合成语音的方法。重点介绍INMARSAT-MVoiceCodec标准的算法。第11章多带激励声码器11.1概述同济大学电子与信息工程学院-4-赵晓群教授第11章　多带激励声码器11.2多带激励语音模型窗选语音信号为（窗长20~40ms）：◆源-系统语音模型理论，语音段是线性系统（声道）对某种激励信号的响应。设系统的单位脉冲响应为，则的Fourier变换可表示为：式中Hw(ω),Ew(ω)——h

4、w(n),ew(n)的Fourier变换。◆重建语音信号谱Xwr(ω)可表示为：式中Hwr(ω)——合成滤波器的系统函数；Ewr(ω)——合成滤波器的激励信号的Fourier变换。两者皆从原始语音信号中分析提取。第11章多带激励声码器11.2多带激励语音模型同济大学电子与信息工程学院-5-赵晓群教授清音波形Hwr(ω)用全极点函数来逼近，相应于Xwr(ω)的谱包络。MBE按基音各谐波，将语音分成若干个子频带（如以3个相邻的谐波频带为一组进行分带），分别对各子带进行V/U判决，激励信号为各子带的和。◆清音带：用白噪声谱作为激励信号谱；◆浊音带：用周期性的Pw(ω)作为激励信号谱。

5、激励信号是周期性信号与非周期性噪声按不同频带混合而成。系统函数Hwr(ω)的作用是：调整各子带分量的相对幅度和相位，并将Ew(ω)映射成Xw(ω)。该模型较符合实际语音的特性，使合成语音谱同原语音谱在频谱精细结构上拟合得更好。若还利用谱的相位信息，则能够合成出高质量的语音。第11章多带激励声码器11.2多带激励语音模型同济大学电子与信息工程学院-6-赵晓群教授图11.1：典型的浊音、清音和混合语音段的分析-合成情况。◆MBE编码过程涉及三种参数的提取，①基音频率；②每个子带的谱包络的幅度和相位参数；③每个子带的V/U判决。图11.2：MBE语音编/解码器的简化原理图。第11章多

6、带激励声码器11.2多带激励语音模型同济大学电子与信息工程学院-7-赵晓群教授图11.2MBE声码器语音编/解码器原理图清语音合成浊语音合成基音周期估计谐波产生频带划分幅度估计清/浊判决相位计算FFT传输输出Hamming窗同济大学电子与信息工程学院-8-赵晓群教授(a)浊语音段(b)清语音段(c)混合语音段图11.1语音MBE的分析-合成波形（10kHz采样，256点Hamming窗）浊音波形清音波形混合音波形加窗语音谱加窗语音谱加窗语音谱谱包络谱包络谱包络U/V判决结果U/V判决结果U/V判决结果周期谱P(ejω)周期谱P(ejω)周期谱P(ejω)白噪声谱白噪声谱白噪

7、声谱激励信号谱激励信号谱激励信号谱合成语音谱合成语音谱合成语音谱同济大学电子与信息工程学院-9-赵晓群教授第11章　多带激励声码器11.3多带激励语音分析MBE模型参数的最优提取，计算量大，工程难以实时实现。常用次优算法，分两步完成参数的提取：①确定基音频率和每个分带的谱包络参数，用AbS法提取；②对每个分带进行V/U判决。有两种参数提取方案：①使下列加权积分值（加权方均谱误差）为最小：②应使下列加权积分值达到最小：式中G(ω)——频率加权函数；Xw(ω),Xwr(ω)——原始语音谱和合成语