基于MELP的低速率声码器矢量量化技术研究

发布时间：2017-06-10 11:01

  本文关键词：基于MELP的低速率声码器矢量量化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信技术的发展,图像、数据等非语音信息在信息传递中所占比例越来越高,但语音通信仍然是目前大多数通信系统的主要功能。在陆地蜂窝移动通信和卫星移动通信系统中,语音通信量的高速增长与有限的无线频带资源的矛盾越来越突出。高质量低速率语音编码器的应用成为提高频带资源利用率,增大通信系统容量的主要方法之一,高效的语音编解码算法是近年来研究的重点和热点。矢量量化作为一种高效的数据压缩技术,由于其压缩比大且解码简单在语音编码领域中起着非常重要的作用,矢量量化性能的好坏直接影响着合成语音质量的高低。因此,本文深入学习了矢量量化技术的基本原理,研究了粒子群算法和混沌算法的特性,结合它们在寻优求解过程中的特点,针对传统矢量量化码书设计算法的不足,提出了一种基于混沌粒子群的码书设计改进算法。采用该算法设计出了语音特征参数线谱对频率(Linear Spectrum Frequency,LSF)矢量量化码书,并应用到标准2.4kbps混合激励线性预测(Mixed Excited Linear Predictive,MELP)声码器中。通过与LBG(Linde Buzo Gray)和粒子群码书设计算法的比较,使用本文算法设计的码书,声码器的合成语音平均谱失真最低,说明了采用混沌粒子群码书设计算法设计出的码书具有良好量化性能。本文研究了2.4kbps MELP声码器编解码流程及关键算法原理,在此基础上充分利用语音帧间的相关性,采用多帧联合量化技术,进一步降低了语音编码器的输出码率,实现了一个1.2kbps低速率声码器。利用本文提出的基于混沌粒子群的码书设计算法生成了残差谐波幅度、线谱对频率矢量量化码书。通过客观平均意见得分(Mean Opinion Score,MOS)和判断韵字测试(Diagnostic Rhyme Test,DRT)两个指标对该声码器的合成语音质量进行测试,结果表明本文设计的1.2kbps声码器的合成语音具有较高的清晰度和可懂度,也说明了本文提出的矢量量化码书设计改进算法具有较广泛的应用前景。
【关键词】：矢量量化 混合激励线性预测 多帧联合量化 码书设计
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3;TP18
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.2.1 低速率语音编码技术研究现状10-11
• 1.2.2 矢量量化技术研究现状11-12
• 1.3 语音编码的性能评价12-15
• 1.3.1 语音质量12-14
• 1.3.2 系统开销14-15
• 1.4 论文的研究工作及章节安排15-16
• 第2章 MELP声码器相关理论16-29
• 2.1 低速率语音编码基础16-18
• 2.1.1 语音信号的特性16-17
• 2.1.2 MELP声码器模型17-18
• 2.2 语音特征参数的提取18-25
• 2.2.1 基音周期的计算18-20
• 2.2.2 带通清/浊音强度分析20-21
• 2.2.3 线性预测分析21-22
• 2.2.4 增益的计算22
• 2.2.5 残差谐波幅度的计算22
• 2.2.6 MELP声码器比特分配及参数量化22-25
• 2.3 MELP声码器解码原理25-28
• 2.3.1 基音周期解码及纠错25
• 2.3.2 噪声衰减25-26
• 2.3.3 混合激励生成26-27
• 2.3.4 语音合成27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 基于混沌粒子群算法的矢量量化29-45
• 3.1 矢量量化的相关理论29-32
• 3.1.1 矢量量化的定义29-30
• 3.1.2 矢量量化的失真测度及客观评价指标30-31
• 3.1.3 矢量量化的特点31-32
• 3.2 典型矢量量化器及码书设计算法32-36
• 3.2.1 矢量量化器32-34
• 3.2.2 LBG算法34-36
• 3.3 混沌粒子群码书设计算法36-41
• 3.3.1 粒子群算法概述36-39
• 3.3.2 混沌粒子群码书设计算法39-41
• 3.4 软件仿真实现与性能评价41-44
• 3.4.1 谱失真42-43
• 3.4.2 客观MOS分评价43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 1.2kbps MELP声码器的设计45-58
• 4.1 编码器的设计45-51
• 4.1.1 语音特征参数提取及量化45-48
• 4.1.2 纠错编码48-49
• 4.1.3 比特分配方案及发送顺序49-51
• 4.2 解码器的设计51-52
• 4.3 声码器的性能测试52-57
• 4.3.1 合成语音时域波形图和语谱图对比52-55
• 4.3.2 客观MOS分测试55-56
• 4.3.3 主观DRT测试56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 论文总结58-59
• 5.2 后续研究工作59-60
• 参考文献60-64
• 附录A DRT发音字表实例64-65
• 附录B DRT记录表实例65-66
• 附录C 汉语清晰度诊断押韵测试计分规则66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：438198