摘要：

隨著數字通信在當今社會的快速發展和廣泛應用,低速率語音編碼以其極低的編碼速率,高質量的合成效果在網絡通信,軍事通信,保密通信和衛星通信等領域發揮著及其重要的作用,成為語音編碼中的關鍵技術。當前標準化的各種算法中,MELP語音編碼算法以LPC聲碼器為基礎作出5大改進,并吸收多帶激勵等算法的思想,使之在2.4kb/s的編碼速率下,能夠很好的模擬自然語音的特點從而合成出高質量的合成語音,成為低速率語音編碼中的熱門技術,并被美國聯邦標準采用。 研究語音編解碼算法,最終意義在于應用到實際工程中發揮其對音頻信號編碼解碼的作用。在工程應用的過程中,由于語音編碼算法往往運算量比較大,時延要求比較嚴格,同時不同應用平臺常常存在各種限制(如存儲空間或者運算量大小),根據具體情況選擇合適的應用平臺,并使算法在平臺上有效的運行,和算法在平臺上的優化成為實際工程中不可缺少的一個環節。 論文主要針對MELP低速率語音編碼技術進行研究,重點解決了MELP語音編碼算法在DSP平臺上的實現及優化問題,并進一步探討改進MELP編碼算法以降低編碼速率。主要研究內容包括: 1)首先從語音編碼算法的基礎入手,研究語音編碼能夠實現較低編碼速率的理論依據。并從低速率語音編碼的算法體制研究當前先進低速率語音編碼算法的基本思想。 2)詳細研究MELP語音編碼算法,分析各種參數的作用,計算方法,量化原理以及在解碼端合成語音的具體步驟。并在此基礎上對MELP語音編解碼算法在Microsoft Visual Studio 2003下用C語言編程實現,利用ITU推薦的P.862算法(PESQ)評估了其語音質量,并分析了合成語音的時域波形圖和窄帶語譜圖。 3)論文在實際工程應用的背景下,選擇通用DSP平臺作出實現。為了縮短編解碼算法執行時間,進行DSP平臺上的優化。在優化過程中綜合采用編譯器優化,inline函數優化,intrinsic函數優化的方法,簡單快速地達到了優化的效果。優化后效果比較理想,能夠滿足工程應用的需要。 4)為了使MELP語音編碼算法應用更加廣泛,論文對MELP算法的改進進行研究,提出了通過增加每幀處理數據長度,利用歸類的方法減少帶通聲音強度的量化方法,并研究了LSF的量化方法,利用幀間相關性減少量化比特數,作出兩種改進算法。并分別對改進算法在Microsoft Visual Studio 2003下作出C語言編程實現,最后合成結果加以分析。合成結果表明兩種改進的甚低速率語音編解碼算法均能在1.2kb/s左右的編碼速率下獲得比較高質量的合成語音。

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總結

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