基于MELP算法超帧结构状态统计及改进算法探究.doc

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1、基于MELP算法超帧结构状态统计及改进算法探究摘要：低速率语音编码在水声通信、卫星通信、军事通信、保密通信等领域有着非常广泛的应用，其特殊的应用领域对语音编码也有各自不同的要求，难以形成统一的标准。该文在2.4kb/sMELP语音编码方案的基础上，针对低速率语音编码中常见的几种多帧联合结构，对超帧中各子帧清浊音状态的分布概率进行了统计，并根据清/浊音子帧的统计特性,提出改进的超帧结构分类方法和有效的基音多帧联合矢量量化方法，从而进一步提高编码效率。经仿真试验证明，合成的语音清晰可懂，具有较好的自然度。关键词

2、：低速率语音编码；MELP；基音；超帧；多帧联合量化中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)17-3982-05StudyonImprovedAlgorithmsBasedontheStatisticsofSuper-frameStructureStateoftheMELPAlgorithmZHANGNan,HANXiao-lei,ZHANGYang(CollegeofElectronicsandInformationEngineering,TongjiUniversity

3、,Shanghai201804,China)Abstract：Speechcodingatlowerbitrate(lessthan2.4kb/s)iswidelyusedintheparticularfieldslikeunderwateracousticcommunica?tions,satellitecommunications,militarycommunications,securecommunications.Anditisdifficulttosetupaninternationalstand

4、ard・Thedistributionprobabilitiesofeachvoiced/unvoicedSub-framearecountedinconnectionwithseveralmulti-framejointstructuresbasedonthe2.4kb/sMELPalgorithm.Tofurtherreducethebitrate,Anewalgorithmclassifiesthesuper-framesintomulti-modesbasedonthevoiced/unvoiced

5、propertywithdifferentmodesadoptingdifferentquantifiedjoint—codingschemeonfundamentalfrequencyinthispaper.TheSimulationresuItsindicatethatthesyntheticspeecheshavegoodnatuTedegreeandintelligibility.Keywords：lowbitratespeechcoding；MELP；fundamentalfrequency；su

6、per-frame；multi-flamejointlyquantified语音通信是人类通信最基本、最重要的方式之一。低速率语音编码一般指编码速率在4.8kb/s以下的语音编码，具有占用带宽少，抗干扰能力强，保密性好等特点，在信道质量和发射功率受限制的水声通信，卫星通信，军事通信，保密通信等领域有着非常广泛的应用。因此，低速率语音编码也是语音研究中的一个重点方向。根据信息论的观点，语音编码的极限速率在80〜100b/s左右，现有的低速率语音编码方案还有很大的压缩和发展空间。目前研究的低速率特别是极低速率(

7、编码速率在1.2kb/s以下)语音编码算法一般是在现有的2.4kb/s语音编码算法基础上，利用帧间的相关性以及更高效的矢量量化技术来进行近一步的压缩［1］。在当前的低速率语音编码研究中，对基于线性预测(LPC)系数的超帧结构和量化方案的研究较多，而对基音参数的系统性研究却很少。参考文献［2-3］分别对极低速率的MELP语音编码算法提出了改进，并针对3帧联合的超帧和4帧联合的超帧提出了各自的分类方式和量化方法，但对于基音参数的量化方法以及比特分配并没有给出详细的方案，而且对于基音参数的量化效果及压缩程度也没有

8、给出明确的结论。该文基于MELP语音编码方案，针对低速率语音编码中几种常见的多帧联合结构，对超帧中各子帧清浊音状态的概率分布进行了统计并加以归类，对基音参数的量化方法以及比特分配提出了改进方案，从而进一步提高编码效率。1MELP算法原理该文主要基于MELP语音编码方案，MELP语音编码是美国国防部2.4kb/s声码器标准［4］,该模型在传统的LPC语音编码器的基础上进行了改进，将语音信号的激励分成清音、浊音和抖动