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第章绪论
概述
语音不仅是人与人进行信息交流最直接、最方便和最有效的工具,而且也是人
与机器之间进行通信的重要工具。世纪的通信应在人与人之间、人与机器之间
提供高质量、无缝的信息交换手段,无论何时、何地,以任何方式通信,语音通
信将是最基本、最重要的方式之一。无论是人与人之间还是人与机器之间的语音
通信,语音信号数字处理的理论和技术,都具有特别重要的作用。语音信号数字
处理比模拟处理具有更多的优点
①数字技术能够完成许多复杂的信号处理工作
②通过语音进行交换的信息本质上具有离散的性质,因为语音可以看成是音
素的组合,这就特别适合于数字处理
③数字系统具有高可靠性、价廉、快速等特点,很容易完成实时处理任务
④数字语音适于在强干扰信道中传输,易于和数据一起在通信网中传输,也
易于进行加密传输。
语音信号数字处理有着广泛的应用领域,其中最重要的包括语音压缩、语音合
成、语音识别、说话人识别以及语音增强。在高度发达的信息社会中,用数字化
的方法进行语音的传送、储存、识别、合成、增强等是整个数字化通信网中最重
要、最基本的组成部分之一。语音信号数字处理在现代信息社会中占有愈来愈重
要的地位,而计算机和现代集成电路技术的飞速发展,为语音信号处理系统逐步
走向实用化铺平了道路。
随着通信技术的发展和人们对通信需求的不断变化,目前以或窄带
为核心技术的第二代数字蜂窝系统由于容量小和业务种类有限,己不能满
足飞速发展的移动通信业务量的需要。第三代移动通信系统的主要目标是为用
户提供最高速率为的无线接入多媒体应用业务。在中,语音服务仍将
是主要业务之一。
语音编码器的分类
语音压缩编码的目的是在保证一定语音质量的前提下,尽可能的压缩比特率,
这二者是相互矛盾的。在实际应用中,比特率实质上反映的是频带宽度,降低比
特率就是压缩频带宽度。但是,随着比特率的降低,相应的算法延迟时间和计算
复杂度也要增加。语音编码方法归纳起来可以分成三大类波形编码、参数编码
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和混合编码。
波形编码
波形编码技术是通过对语音波形进行采样、量化,然后用二进制码表示出来,
它力图使重建语音的波形保持原语音信号的波形形状。这类编码器通常将语音信
号作为一般的波形信号来处理,它具有适应能力强、话音质量好等优点,但所需
的编码速率高。常用的有脉冲编码调制、自适应增量调制、
自适应差分脉冲编码调制、自适应预测编码、自适应子带编
码、自适应变换编码。由于波形编码结构比较简单,没有充分
利用语音信号的冗余特性,只有在较高速率上才能得到满意的语音质量。当编码
速率降低到以下时,编码语音质量迅速下降。
参数编码
参数编码通过对语音信号特征参数的提取及编码,力图使重建语音信号具有尽
可能高的可懂性,而重建语音信号的波形同原始语音信号的波形可能会有相当大
的差别。这类编码器的优点是编码速率低,但是合成语音质量差,自然度低,而
且对说话环境噪声较敏感。常见的有共振峰声码器、线性预测声码器、余弦声码
器。
混合编码
混合编码在保留参数编码技术精华的基础上,引用波形编码准则去优化激励源
信号,克服了原有波形编码和参数编码的弱点,吸取了它们各自的长处,在
的速率上能够合成高质量语音。多脉冲激励线性预测编码
、码本激励线性预测编码等都属于这类混合编码器。这类编
码器以复杂的算法和很大的运算量为代价,在中低速率语音编码上获得了高质量
语音。
声码器概述
声码器介绍
最初的系统的语音编码器标准,是基于码本激励
线性预测、最高码率为的可变速率语音编码器。但随着用户对话
音质量要求的提高,美国电信工业协会提出了数据速率为的
语音编码器。据测试,它的语音质量己达到有线电话的标准。但另一方面,在相
同的条件下,相对于的语音编码器,它却降低了系统的容量。
年,就在的语音编码器正式推出之际,
就开始着手为第三代移动通信系统的语音编码器作准备。希望新的语音编
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码器的编码速率为,同时话音质量接近于。于是,增强型可变
速率语音编码器,简称为就被选为新标准
的核心算法,并在年月,作为标准正式推出,成为了的可选
语音服务标准和第三代无线通信系统的语音编解
码标准,语音编码器是可变速率的,在话音质量上接近于的语音编
码器,并且它具