码激励线性预测语音编码（CELP）算法
6）借助于滤波器的初始记忆内容，将最佳激励信号通过级 联滤波器产生合成语音。 7）对每个子帧重复第（2）至第（6）步。 需要注意的是，在上述CELP语音编码方案中，基音预测器 对产生高质量的浊音语音发挥着十分重要的作用，这是因为 浊音语音被表征为由基音周期分隔的样点间大量相关的准周 期信号。而短时预测器在很大程度上排除了近样点的相关， 得到的短时预测残差信号是一主要由基音尖峰信号构成的低 密度准周期信号，如果没有基音预测器，只靠随机码书就不 能有效地产生类似于短时预测残差信号的准周期激励信号。
语音压缩编码的意义
• 这些实际应用的需求推动了语音编码、特 别是低比特率语音压缩编码理论与技术的 发展。因此，研究人员多年来一直致力于 在保持重构语音质量的前提下，提高语音 压缩效率的研究。
二、低速率语音编码技术的发展现状
低速率语音编码技术的发展现状
• 语音编码技术随着科技发展和其应用领域的拓 宽，更体现出研究的价值和意义。主要原因，首 先是语音编码技术日趋成熟，其次是社会对低速 率语音编码的需要也促进了各种语音编码技术的 竞争，使语音编码技术尽快走向成熟。16kbps和 8kbps的技术已经标准化，具备比较完善的理论 和技术体系，并进入使用阶段，目前对4kbps以 下语音编码标准的竞争十分激烈，已经有不少地 区性标准诞生。
• 为了获得与原始语音信号的最佳匹配， CELP编码模型需要频繁地修正时变滤波器 参数和激励参数。系统的分析过程是按帧 分序进行的，即首先确定时变滤波器的参 数，然后确定固定激励参数。分析帧的长 度和修正速率决定了编码方案的比特率。
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
此编码方案的基本步骤如下： 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，再计算合成语音和原始语音之间的误差，经 感知特性进行加权后，选取均方误差最小的激励矢量作为 最佳矢量。
低速率语音编码技术的发展现状
• 最早的数字语音编码标准，是由CCITT对64kbps 脉冲调制（PCM）的建议，也即G.711建议。由 G.711引入的量化失真单位，考虑为1个失真单位 （QDU）。
• 第二个数字语音编码标准是32kbps的ADPCM， 接着又制定了16kbps的低延迟码激励线性预测 （LD_CELP）的标准，它们的量化失真单位都是 四个QDU。
三、码激励线性预测语音编码（CELP） 算法
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
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码激励线性预测CELP（Code Exited linear prediction）编码技术是一种有效的中低速率语 音压缩编码技术，它以码本作为激励源，具有速 率低、合成语音质量高、抗噪性强及多次音频转 接性能良好等优点。在4.8~16Kb/s速率上得到广 泛的应用。 • 采用CELP算法的低速率语音压缩编码很多， 如北美的IS-95、IS-96，日本的JDC半速率标准， ITU的G.723、G.728和G.729采用的都是CELP算 法。
低速率语音编码技术的发展现状
1994年，由日本电报公司（NTT），法国电信（CNET） 和Sherbrooke大学与AT＆T合作研究，产生了8kbps语 音编码器标准G.729。地方性的标准很多，Motorola公司 提出了7.95kbps的VSELP编码器标准IS-54。日本无线系 统研究和开发公司（RCR）提出了3.45kbps的PSI-CELP 编码器，1990年由国际海事卫星组织INMARSAT提出了 4.15kbps的IMBE编码器，美国防卫部门（DOD）提出了 标准为FS1015的2.4kbps的LPC声码器。此后DOD在 1988年提出了标准为FS1016，码率为4.8kbpsCELP的编 码器，FS1016比FS1015具有更高的语音自然度，但是仍 然能感觉人工噪声。
基于CELP低速率语音编码算法 的研究
内容简介
• • • • 语音压缩编码的意义 低速率语音编码技术的发展现状 码激励线性预测语音编码（CELP）算法 语音编码的前景
一、语音压缩编码的意义
语音压缩编码的意义
语音是语言的声学表现，是人们传达信息最 自然、最有效以及最常用的途径，它可以传递情 绪、态度以及其他个人化信息。语音编码是其中 一个重要领域。 语音编码是数字化语音传输和存储的基础技 术，用压缩语音信号的数字表示而使表达这些信 号所需的比特数最小。与模拟语音相比，使用语 音编码技术的数字语音传输和存储系统，具有可 靠性高、抗干扰能力强、便于快速交换、易于实 现保密、复用、打包和价格低廉等优势。
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
1、码激励线性预测语音编码（ CELP ）的模型 码激励线性预测语音编码（ CELP ）算法
随机激励线性预测模型
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
• 根据上图给出的语音合成模型，可以给出如图所示的基于合成分 析过程的CELP语音编解码模型。
Байду номын сангаас
码激励线性预测语音编码（CELP）算法
语音压缩编码的意义
压缩后的语音用于传输，可以降低每路话音所需 带宽，在同样的带宽内传输更多路的语音；用于存储， 可以节约空间，提高存储语音长度，降低成本。如果 将语音编码技术与网络合并成一个整体结构，可以减 少通信成本，提高效率，有利于网络资源的管理。它 在各种通信系统中占有重要地位。 比如，在移动通信、卫星通信、军用通信和网络 通信中，双方或者多方的话音传输、呼叫服务、多媒 体查询等它都具有广泛应用。