基于CELP的语音编码资料

结 论本文提出一种基于直线拟合的基音推导方法用于基音估同时采用对声门脉冲进行再同步技术来提高帧擦除掩蔽后的语音合成质量，该方法主要用于G.729编码器中，通过对不同帧擦除条件下的PESQ 测量，与标准G.729编码器中的擦除掩蔽算法相比，本文提出的方法提高了语音质量，并取得良好的掩蔽效果。

实验证明本文提出的方法对CELP 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5时间/s （a ）原始语音波形图0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5时间/s （b ）G.729 3%帧擦除解码语音波形0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5时间/s （c ）修正的G.729 3%帧擦除解码语音波形图1 帧擦除掩蔽效果图Networking ，IEEE Computer Society ，2006.[5] Jayant N S ，Christensen S W. Effect in Waveform Coded Speech and Improvements Even Sample-Interpolation Procedure [J].IEEE Communications ，1981，29（2）：101-109.[6] Gueham T ，Merazka A ，Markovic G ，et al. An enhanced insertion packet loss concealment method for voice over IP network services [C]//2017 40th International Conference on Telecommunications图5 MBUS_CTRL指令3.2 MBUS_MSG 指令MBUS_MSG指令如图6所示，用于请求启动站及处理应答。

当EN位和“首次”输入都为1时图6 MBUS_MSG指令4 结论本文通过实验调试，实现了1500V开关柜和35kV开关柜的状态信息的显示监测，证实此组网方案切实可行，满足设计要求，实现了变电所内主要设备的综合监控，大大提高了人工工作效率，减少了设备的故障率。

移动通信中的语音编码技术在当今高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

无论是与亲朋好友保持联系，还是进行商务沟通，清晰流畅的语音通话质量始终是用户关注的重点。

而在这背后，语音编码技术发挥着至关重要的作用。

语音编码技术的主要任务是在尽可能保证语音质量的前提下，降低语音信号的数据量，以便更高效地在移动通信网络中传输和存储。

这就好比我们要把大量的物品装进一个有限空间的箱子里，需要巧妙地压缩和整理，同时还要确保物品的完整性和可用性。

要理解语音编码技术，首先得了解语音信号的特点。

语音信号实际上是一种时变的模拟信号，包含了丰富的信息，如音高、音强、音色等。

传统的模拟通信方式直接传输这样的模拟信号，不仅占用带宽大，而且容易受到干扰。

而数字通信则将模拟语音信号转换为数字信号进行传输，这就需要对语音进行编码。

在移动通信中，常用的语音编码技术可以大致分为三类：波形编码、参数编码和混合编码。

波形编码是一种尽可能保留原始语音信号波形的编码方式。

它的优点是语音质量高，能够接近原始语音，但缺点也很明显，就是编码速率较高，需要较大的带宽资源。

常见的波形编码技术有脉冲编码调制（PCM）和自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）。

PCM 是最基本的编码方式，通过对模拟语音信号进行均匀采样和量化，将其转换为数字信号。

ADPCM 则是在 PCM 的基础上，根据语音信号的特点自适应地调整量化步长，从而在一定程度上降低了编码速率。

参数编码则是完全不同的思路。

它不是直接对语音波形进行编码，而是通过分析语音信号的产生模型，提取语音的特征参数进行编码传输。

这种方式编码速率很低，但语音质量相对较差，容易产生失真。

常见的参数编码技术有线性预测编码（LPC）。

LPC 基于语音信号的线性预测模型，通过计算预测系数来描述语音的特征。

混合编码则是结合了波形编码和参数编码的优点。

它在保留一定语音波形信息的同时，也对语音的参数进行建模和编码，从而在较低的编码速率下获得较好的语音质量。

专利名称：从基于CELP的语音编码器中去除回旋噪声的系统和方法
专利类型：发明专利
发明人：卡尔彦·甘尼山,侯·里,普拉伯海特·格普塔
申请号：CN94112982.9
申请日：19941219
公开号：CN1113586A
公开日：
19951220
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：通过去除静音阶段的回旋噪声改进当在噪声背 景条件下操作时由一个如VSELP编码器那样的基 于CELP的编码器处理的语音的听觉。

这是通过在 没有检测到语音时去除输入信号的低频分量来实现 的。

通过使用许多VSELP编码器内部参数确定语 音和非语音条件，语音活动检测器区分语音类的周期 信号和噪声类的非周期信号。

为防止VSELP编码 器针对非周期信号确定出语音，对输入信号使用一个 高通滤波器来去除VSELP编码器所搜寻的语音信 息。

申请人：休斯航空公司
地址：美国洛杉基
国籍：US
代理机构：中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：杨国旭
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CELP语音编码与TMS320C54x李镐炜，黄芝平，王跃科【摘要】介绍了码激励线性预测（CELP）编码的基本原理和新近推出的TMS320C54x定点DSP芯片，结合其指令特点探讨了TMS320C54x在实现CELP类语音编码方案的一些有效的编程方法。

【关键词】码激励线性预测；语音编码；数字信号处理； TMS320C54x【Abstract】 The fundamentals of code-excited linear prediction（CELP） speech coding as wall as the novel fixed-point DSP TMS320C54x are presented． Combined with the distinctive instruction set of TMS320C54x， some effective programming methods applied in the implementation of CELP class coders ard discussed．【Key words】 code－excited linear prediction CELP speech coding； digital signal processing； TMS320C54xe1 概述随着信息技术的发展，作为通信主要方式之一的话务通信不断向数字化方向发展，为了提高通信容量和质量，对话音编码提出的要求也越来越高。

不仅要求低码率、低延迟，而且要求有很高的话音质量。

先进的语音压缩编码的目标就是要在尽可能低的比特率下，最大限度的提取语音信号的特征信息，在接收端恢复尽可能清晰自然的语音。

目前，常用的编码方法可分为波形编码、参数编码和混合编码三种。

码激励线性预测（CELP）编码是采用合成分析法（Analysis-By-Synthesis）的语音编码，是一种典型的混合编码方案。

语音编码技术是指将语音信号转换成数字信号的过程，以便于数字通信和存储。

欧美及我国常用的语音编码技术有很多种，每种技术都有其特点和适用场景。

在本文中，我将对欧美及我国常用的语音编码技术进行简要描述，并分析它们的优缺点和应用范围。

1. PCM（Pulse Code Modulation，脉冲编码调制）PCM是一种最基本的编码技术，它将模拟语音信号按照一定的采样频率和量化位数转换成数字信号。

PCM具有简单、成本低廉的优点，适用于通信和存储。

然而，PCM需要较高的带宽和存储空间，而且在传输过程中容易受到噪声和失真的影响。

2. ADPCM（Adaptive Differential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调制）ADPCM是一种改进型的PCM技术，它通过差分编码和自适应量化实现了更高的压缩比和更好的抗噪能力。

ADPCM适用于语音通信和数字语音存储领域，可以有效地降低带宽和存储需求，提高语音质量。

3. CELP（Code Excited Linear Prediction，编码激励线性预测）CELP是一种基于语音产生模型的编码技术，它通过对语音信号的激励和线性预测参数进行编码，实现了更高的压缩比和更好的语音质量。

CELP适用于数字语音通信和存储，已经成为了现代语音编码的主流技术之一。

4. G.729G.729是一种窄带语音编码标准，它采用了多种高效的压缩算法和声学模型，实现了良好的语音质量和低码率。

G.729被广泛应用于IP通信方式和语音会议系统，能够在有限的带宽下实现优秀的语音通信效果。

5. AMR（Adaptive Multi-Rate，自适应多速率）AMR是一种自适应多速率语音编码技术，它可以根据网络条件和通信需求动态调整编码速率，实现了灵活的语音通信和存储。

AMR适用于移动通信和语音在线服务领域，能够提供高质量的语音体验。

以上是欧美及我国常用的几种语音编码技术，每种技术都有自己的特点和应用场景。

celp编码原理CELP(CodeExcitedLinearPrediction)编码技术是一种立体声编码技术，它是近几年来数字音频编码技术中开发的一种新型编码算法，同时也是当今最流行的音频编码算法之一。

CELP编码技术由于其全面的可用性和良好的性能，越来越多地应用在音频的编码和解码中，这种编码技术的出现，极大地改善了音频编码技术的效率，使得音频可以获得更高的压缩比，同时也保持了良好的声音质量。

二、CELP编码技术的原理CELP编码技术的核心依赖于“线性预测”(Linear Prediction, LP)技术，它是一种时域压缩技术，可以有效地利用音频序列中的相关性，从而实现压缩。

CELP编码器通过一系列的线性估计(Linear Estimation, LE)来从音频信号中<提取关键信息>，并将这些信息进行压缩。

CELP编码的关键信息是关于音频序列的回归系数和该序列中的噪声，在实际应用中，编码器使用时域计算方法来估计音频序列的这些回归系数和噪声。

编码器可以把这些估计的回归系数和噪声信息压缩，然后将其作为编码后的信息发送给解码器。

CELP编码器采用的是一种叫做“划分LPC”(Split-Level Linear Prediction Coding, SLPC)的算法，该算法将一段音频信号分割成若干个短的时间段，每一个时间段有一个独立的回归系数，每一个回归系数都会独立的应用于该时间段的音频信号，从而将该时间段的音频信号分解为该时间段的噪声过程和单独的预测过程，从而得到更小的文件大小，优化音频压缩技术的效率。

三、CELP编码技术的应用CELP编码技术的应用主要用于数字音频的编码和传输，它既可以应用于立体声音频编码也可以应用于单声道音频编码，它的应用范围非常广泛。

1、CELP编码技术可以应用于数字电视、数字视频编码系统、数字CD和DVD等媒体系统中，以提高系统的性能和质量。

2、CELP编码技术也可以用于数字语音电话等数字通信系统中，为电话会议、即时通信和其他语音传输应用提供压缩率较高的编码和解码途径。

各种音频编码方式的对比各种音频编码方式的对比内容简介：文章介绍了PCM编码、WMA编码、ADPCM 编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码、CELP编码等，包括优缺点对比和主要应用领域。

PCM编码(原始数字音频信号流)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：1411.2 Kbps特性：音源信息完整，但冗余度过大优点：音源信息保存完整,音质好缺点：信息量大，体积大，冗余度过大应用领域：voip版税方式：Free备注：在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD 以及我们常见的WAV文件中均有应用。

因此，PCM 约定俗成了无损编码，因为PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM也只能做到最大程度的无限接近。

要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。

一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2 =1411.2Kbps。

我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。

WMA(Windows Media Audio)类型：Audio制定者：微软公司所需频宽：320～112kbps（压缩10～12倍）特性：当Bitrate小于128K时，WMA几乎在同级别的所有有损编码格式中表现得最出色，但似乎128k是WMA一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。

优点：当Bitrate小于128K时，WMA最为出色且编码后得到的音频文件很小。

缺点：当Bitrate大于128K时，WMA音质损失过大。

WMA标准不开放，由微软掌握。

应用领域：voip版税方式：按个收取备注：WMA的全称是Windows Media Audio，它是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。

CELP语言编解码器的实现及其优化(附答辩记录和仿真程序)CELP语言编解码器的实现及其优化(附答辩记录和仿真程序)(包含选题审批表,任务书,开题报告,中期检查报告,毕业论文11000字,答辩记录,成绩评定册,实习成绩考核表,程序代码) 摘要：本文通过描述低速率语音编解码技术的发展现状引出CELP（Code Excited Linear Pr ...<p>CELP语言编解码器的实现及其优化(附答辩记录和仿真程序)(包含选题审批表,任务书,开题报告,中期检查报告,毕业论文字,答辩记录,成绩评定册,实习成绩考核表,程序代码) <br />摘要：本文通过描述低速率语音编解码技术的发展现状引出CELP（Code Excited Linear<br />Prediction 码激励线性预测编码）语言编解码器的实现意义，文章主要介绍了语音抽样与线性预测系数计算的具体方法来实现对残差信号的处理，其中CELP语言编解码是中，低速率下比较成功的编码算法，文章将语言信号数字模型化，介绍了码激励线性预测编码的基本原理和优化的具体方法，通过计算机仿真来描述程序对CELP编解码的流程的实现。

<br /> 关键词：CELP的发展现状;CELP语言；语言编码；数字信号处理；计算机仿真<br /><br />Implementation and Optimization of CELP voice codec<br />Abstract：This paper describes low speed speech decoding technology development present situation leads CELP (Code Excited Linear Prediction yards incentive linear forecast coding) language codec implementation significance, this paper mainly introduces the speech sampling and linear forecasting the concrete method of calculating coefficients of residual signals to realize the processing, which CELP language decoding is under the low rate of relatively successful encoding algorithm, the article will digital signal modeling language, this paper introduces incentive linear forecast coding code of basic principle and optimization specific methods, through computer simulation to describe the procedure CELP decoding the process of the implementation. <br />Key words：CELP development present situation ; CELP language ; Language code; Digital signal processing ; Computer simulation ;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br />研究目的、内容<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 目的：更好的提高声音的辨识度，让浊音表达的更为准确；<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 怎样优化CELP语言编解码器；<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 对误差信号进行感觉加权，提高语音的主观质量；<br />内容：优化CELP语言编解码器的方法的实现；<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 怎么样对差信号进行感觉加权；<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 怎么运用分数延时改进基音预测；<br />研究方法<br />阅读参考资料、查阅相关文献。

语⾳压缩编码语⾳编码第⼀章⾳频1.1 ⾳频和语⾳的定义声⾳是携带信息的重要媒体，是通过空⽓传播的⼀种连续的波，叫声波。

对声⾳信号的分析表明，声⾳信号有许多频率不同的信号组成，这类信号称为复合信号。

⽽单⼀频率的信号称为分量信号。

声⾳信号的两个基本参数频率和幅度。

1.1.1声⾳信号的数字化声⾳数字化包括采样和量化。

采样频率由采样定理给出。

1.1.2声⾳质量划分根据声⾳频带，声⾳质量分5个等级，依次为：电话、调幅⼴播、调频⼴播、光盘、数字录⾳带DAT(digital audio tape)的声⾳。

第⼆章语⾳编码技术的发展和分类现有的语⾳编码器⼤体可以分三种类型：波形编码器、⾳源编码器和混合编码器。

⼀般来说，波形编码器的话⾳质量⾼，但数据率也很⾼。

⾳源编码器的数据率很低，产⽣的合成话⾳⾳质有待提⾼。

混合编码器使⽤⾳源编码器和波形编码器技术，数据率和⾳质介于⼆者之间。

语⾳编码性能指标主要有⽐特速率、时延、复杂性和还原质量。

其中语⾳编码的三种最常⽤的技术是脉冲编码调制（PCM）、差分PCM（DPCM）和增量调制（DM）。

通常，公共交换电话⽹中的数字电话都采⽤这三种技术。

第⼆类语⾳数字化⽅法主要与⽤于窄带传输系统或有限容量的数字设备的语⾳编码器有关。

采⽤该数字化技术的设备⼀般被称为声码器，声码器技术现在开始展开应⽤，特别是⽤于帧中继和IP上的语⾳。

在具体的编码实现（如VoIP）中除压缩编码技术外，⼈们还应⽤许多其它节省带宽的技术来减少语⾳所占带宽，优化⽹络资源。

静⾳抑制技术可将连接中的静⾳数据消除。

语⾳活动检测（SAD）技术可以⽤来动态跟踪噪⾳电平，并将噪⾳可听度抑制到最⼩，并确保话路两端的语⾳质量和⾃然声⾳的连接。

回声消除技术监听回声信号，并将它从听话⼈的语⾳信号中清除。

处理话⾳抖动的技术则将能导致通话⾳质下降的信道延时与信道抖动平滑掉。

2.1波形编码波形编解码器的思想是，编码前根据采样定理对模拟语⾳信号进⾏采样，然后进⾏幅度量化与⼆进制编码。

LD-CELP语音编码中一种新的码书设计方法
卓越;周敬利
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2004(021)011
【摘要】G.728语音压缩标准的算法延迟只有0.625毫秒,对于绝大多数应用来说是非常令人满意的.但是,其占用的带宽似乎稍微高了一点.为了能够降低G.728算法使用的码率,人们尝试了很多的方法,比如只采用前32个波形码字,采用奇数号的码字,等等.根据前人的研究,该文提出了一种新的12.8kbit/s编码器.该编码器利用人与人之间对码字使用的统计差异,自动地为每一个人生成一个独特的码书.这种编码器的计算复杂度与其它同码率编码器相当,内存使用有少量的增加,而音质则有比较明显的提高.
【总页数】4页(P110-112,140)
【作者】卓越;周敬利
【作者单位】华中科技大学计算机学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学计算机学院,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TN912.3
【相关文献】
1.小波激励线性预测编码（WELP）：一种新的低速语音编码方法 [J], 艾红梅;杨行峻
2.一种新的语音LSF矢量量化码书优化算法 [J], 唐建;何劲松;郭立
3.一种用于语音编码的快速自适应码书搜索算法 [J], 王艳;黄建国;李钒
4.汉语数码语音识别中一种新的抗噪声特征参数 [J], 张涛;郜彦华
5.协同工作环境中一种语音编码器的仿真 [J], 张丽飞;史静朴;王锦
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dsPIC30FEncoding/Decoding Library SummaryThe dsPIC30F Speech Encoding/Decoding Library performstoll-quality voice compression and voice decompression. Thelibrary is a modified version of the Speex speech coder madespecifically for the dsPIC30F family of Digital Signal Controllers(DSCs) and features a 16:1 compression ratio. Encoding usesCode Excited Linear Prediction (CELP), which is a popular codingtechnique. CELP provides a reasonable trade-off betweenperformance and computational complexity.The library is appropriate for half-duplex systems and with itssmall footprint, it is also ideal for playback-only applicationsincluding:•Answering machines•Building and home safety systems•Intercoms•Smart appliances•Voice recorders•Walkie-talkies•Any application using message playbackPredominantly written in assembly language, the Speech Encoding/Decoding Library optimizes computational performance and minimizes RAM usage. A well-defined API makes it easy to integrate with the application.A flexible analog interface gives your design several options to consider. The speech encoder samples speech at 8 kHz using either an external codec or the on-chip 12-bit analog-to-digital converter. The speech decoder plays decoded speech through an external codec or the on-chip Pulse Width Modulator (PWM). Storing compressed speech for playback requires approximately1 Kbyte of memory for each second of speech.A PC-based Speech Encoder Utility program (pictured above) creates encoded speech files for playback. Encoded speech files are made from either a PC microphone or existing WAV file. Once the encoded speech files are created, they are added to an MPLAB® C30 project, just like a regular source file, and built into the application.The Speech Encoder Utility allows four target memory areasto store a speech file: program memory, data EEPROM, RAM and external flash memory. External flash memory stored many minutes of speech (1 minute of speech requires 60 KB) and it is supported through a dsPIC30F general purpose I/O port. FeaturesKey features of the Speech Encoding/Decoding Library include:•Fixed 8 kHz sample rate•Fixed 8 kbps output rate•PESQ-based Mean Opinion Score: 3.7 – 4.2 (out of 5.0)•Code Excited Linear Prediction (CELP)-based coding •Two analog input interfaces – codec or on-chip 12-bit ADC •Two analog output interfaces – codec or on-chip PWM •Optional voice activity detection•Playback-only applications benefit from the Speech Encoder utility; encoded speech files can be created from the desktop using a PC microphone or WAV file•Storing compressed speech requires 1 KB of memory per second of speech•Off-chip support for playback of long speech samples •Royalty free (only one-time license fee)•Full compliance with Microchip MPLAB® C30 Language Tools•dsPIC30F Speech Encoding/Decoding Library User’s Guide assists in using the library (DS70154)•Designed to run on dsPICDEM™ 1.1 General PurposeDevelopment Board (DM300014)Resource RequirementsEncoder:Sampling Interface: Si-3000 Audio Codec or 12-bit ADC Computational Power: 19 MIPS (worst case)Program Flash Memory: 33 KBRAM*: 5.4 KB (1.2 KB is scratch)* Full-duplex support is now possible and requires 6.8 KB of RAM Decoder•Playback Interface: Si-3000audio codec or PWM•Computational Power: 3 MIPS•Program Flash Memory: 15 KB•RAM*: 3.2 KBDS70148B-17。

amr声码器功能原理AMR采用了多速率码激励线性预测（MR-ACELP）编码技术。

这种方式基于码激励线性预测（CELP）编码模式，用全极点线性滤波器模拟语音特性。

AMR声码器以20ms的语音作为一帧进行处理，每一帧又分为4个5ms的子帧。

AMR声码器可以工作于8种不同的比特速率模式，并且在每帧的边界处可以在8种源速率之间进行切换。

AMR声码器由以下几个部分组成：多速率语音编码器，源速率控制方案（包括语音激励检测器和舒适噪声生成系统），对抗传输错误和丢包带来的影响的差错隐藏机制。

1.语音编码(1) 预处理语音信号在编码之前要经过高通滤波和信号缩减。

信号缩减就是将输入信号除以2，以减小实现定点算法时发生溢出的可能。

高通滤波是为了去除不需要的低频分量，滤波器的截止频率为80Hz。

(2) 线性预测分析和量化12.2 kbit/s模式下，短时预测（线性预测）分析每帧执行两次，得到两组线性预测系数，采用30ms不对称窗计算自相关，没有前向预测。

其余模式下，短时预测分析每帧执行一次，得到一组线性预测系数，也采用30ms不对称窗计算自相关，但要用到40个采样值（5ms）的前向预测。

加窗语音的自相关结果采用Levinson-Durbin算法转换成线性预测（LP）系数，LP系数再变换为线谱对（LSP）以用于量化和插值。

插值后的量化和未量化系数转换回LP 系数，以在每个子帧建立综合和加权滤波器。

(3)自适应码本自适应码本搜索是以子帧为单位进行的，它包括：闭环基音搜索，计算自适应码向量。

其中，计算自适应码向量是求得基音延时后对过去的激励进行插值得到的。

自适应码本参数（基音参数）是基音滤波器的延时和增益。

在实现基音滤波器的自适应码本方式中，激励以小于子帧长度的延时重复。

在搜索阶段，激励由LP余量信号进行扩展而得，以简化闭环搜索。

如果检测到LPC滤波器可能发生谐振，并且未量化的自适应码本增益超过了增益阈限GPth＝0.95，就要计算平均自适应码本增益。