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基于奇异值分解的低速率波形内插语音编码算法的研究

王贵平  
【摘要】:一直以来无线通信、卫星通信和语音存储的需求都在不断增长,随着通信和因特网技术的发展,又涌现了许多新的话音业务,所以语音压缩编码仍然是通信领域中的关键技术。 本文的主要目标是在现有的波形内插(WI—Waveform Interpolation)语音编码算法的基础上,开发一个速率为2.4kbps 的WI 语音编码器,并用C 语言在计算机上模拟实现。传统WI 编码器将残差信号表示为渐变的特征波形(CW—Characteristic Waveform),然后分解为慢渐变波形(SEW—Slowly Evolving Waveform)和快渐变波形(REW—Rapidly Evolving Waveform),分别表示语音的准周期成分和类噪声成分。其中,CW 的分解是通过线性相位非因果FIR 低通滤波器沿着时间轴完成的,不仅增加了额外的一帧延时,同时也难以控制分解的精度。 本论文正是针对以上的问题提出了一种基于奇异值分解(SVD-Singular Value Decomposition)的特征波形分解方法,减少了算法的延时,提高了分解精度。首先,为了降低计算复杂度,将CW 的幅度谱分块处理,分成基本矩阵、过渡矩阵和补充矩阵。其次,对基本矩阵进行SVD,按照编码比特数的要求由近似矩阵表示;对过渡矩阵采用离散余弦变换(DCT)近似表示;对补充矩阵通过计算各列均值粗糙表示。最后,对近似矩阵、DCT 系数和均值矢量量化。 主观A/B 测试表明,基于上述分解与量化的2.4kbps SVD-WI 编码器的质量略好于2.4kbps MELP 编码器。


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