第08讲_码本激励线性预测编码.pptx

码本激励线性预测编码 码本激励线性预测编码是一种语音编码技术，用于压缩和传输语音信号。该技术基于线性预测理论，将语音信号分解为激励信号和预测信号，通过码本查找和线性预测误差滤波器来实现语音编码。 语音信号的特点： 语音信号可以分为清音和浊音两种。清音无基音，呈现与白噪声类似的平坦频谱，可以用白噪声作为激励。浊音则有振动的基本频率（基音），可以用具有一定基音频率的脉冲源作激励。人的声管相当于一组滤波器，对不同的激励产生不同的响应，形成特定声音的输出。 码本激励线性预测合成模型： 该模型的基本思想是利用几乎是白噪声的信号激励两个时变的线性递归滤波器，在每个滤波器反馈环路上有一个预测器，其中一个是长时预测器（或基音预测器）LTP（Long-Term Predictor），用来生成浊音语音的音调结构（谱的细致结构），另一个是短时预测器STP（Short-Term Predictor），用来恢复语音的短时谱包络。 长时预测器LTP的传递函数为： 其中，M为基音延迟，βi为长时预测器增益。通常，M随βi一起修正，比短时预测器系数的修正速率高，一般每隔5-10ms修正一次。 短时预测器STP的传递函数为： 其中，ai为预测器系数，p为预测器阶数，一般介于8-16之间，基于CELP的编码器中通常取10。 CELP语音编码： CELP（Code-Excited Linear Prediction）语音编码算法用线性预测提取声道参数，用一个包含许多典型的激励矢量的码本作为激励参数，每次编码时都在这个码本中搜索一个最佳的激励矢量，这个激励矢量的编码值就是这个序列的码本中的序号。CELP已经被许多语音编码标准所采用，美国联邦标准FS1016就是采用CELP的编码方法，主要用于高质量的窄带语音保密通信。 CELP编码器框图： 编码器包括预测滤波器、激励码书、线性预测误差滤波器和加权滤波器等组件。预测滤波器用来计算每个采样的残差，激励码书用来存储激励矢量，线性预测误差滤波器用来计算残差信号，加权滤波器用来加权残差信号。 CELP编码的基本思想： 对一定时间内残差信号可能出现的各种样值的组合按一定规则排列构成一个码本，编码时从本地码本中搜索出一组最接近的残差信号，然后对该组残差信号对应的地址编码并传送，解码端也设置一个同样的码本，按照接收到的地址取出相应的残差信号加到滤波器上完成话音重建，则显然可以大大减少传输比特数，提高编码效率。 CELP语音编码基本步骤： 1. 初始化短时合成滤波器和基音合成滤波器历史（通常初始化为零值或低电平随便机噪声）。 2. 缓存一帧语音信号，然后对这帧语音信号进行线性预测分析，确定一组LPA系数。 3. 利用已经确定的LPA系数和线性预测误差滤波器A（z），计算未量化的残差信号。 4. 为了有效的确定激励参数，将LPA帧分为几个子帧。 5. 对于每个子帧，首先用开环方法或闭环方法确定基音预测参数。一旦确定了基音预测器参数，则将基音合成滤波器和短时合成滤波器组合在一起形成一个级联的滤波器。其次用激励码书中的某一矢量去激励这个级联滤波器，得到合成语音s^(n)，再计算合成语音s^(n)和原始语音s(n)之间的误差e(n)。