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第1章 语音编码概论1

1.1 引言1

1.2 语音编码器的基本属性2

1.2.1 语音质量2

1.2.2 编码速率4

1.2.3 编解码的复杂度4

1.2.4 编解码延时4

1.3 标准化的语音编码器5

1.3.1 ITU-T语音编码标准5

1.3.2 欧洲数字蜂窝电话标准6

1.3.3 北美数字蜂窝电话标准7

1.3.5 保密通信电话标准8

1.3.4 日本数字蜂窝电话标准8

1.3.6 卫星电话标准9

1.3.7 语音编码器的性能比较9

1.4 语音编码的发展方向11

第2章 语音信号的数字模型13

2.1 发音器官13

2.1.1 肺和气管13

2.1.2 喉14

2.1.3 声道15

2.2 语音产生过程16

2.3 语音的声学特性17

2.4 语音信号产生的数字模型18

2.5 听觉器官和语音感知19

2.5.1 听觉器官19

2.5.2 语音感知20

第3章 语音信号的数字分析22

3.1 语音信号的数字化22

3.1.1 取样和量化22

3.1.2 语音信号的预处理及时域波形25

3.2 短时平均能量、振幅和跨零数29

3.2.1 短时平均能量29

3.2.2 短时平均幅度函数31

3.2.3 短时平均跨零数（过零率）32

3.3 短时自相关函数33

3.4 短时傅里叶变换（STFT）35

3.4.1 傅里叶变换解释35

3.4.2 滤波器解释41

3.5.1 时域取样率43

3.5 短时傅里叶变换的取样率43

3.5.2 频域取样率44

3.5.3 时域和频域总取样率45

3.6 语音信号的短时综合45

3.6.1 滤波器组相加法45

3.6.2 叠接相加法49

3.7 语音信号的语谱图分析52

3.8 语音信号的倒谱分析54

第4章 语音信号的基音检测58

4.1 基音检测的现状58

4.1.1 时域波形类似性方法59

4.1.2 频域谱类似性方法59

4.2 基音检测的预处理和后处理60

4.2.1 谱平整60

4.2.2 基音轨迹平滑61

4.3 基于归一化互相关函数的基音检测算法62

4.3.1 归一化互相关函数的确定62

4.3.2 预处理63

4.3.3 后处理70

4.3.4 清浊判决70

4.3.5 实验结果71

4.4 基于MBE模型的基音检测算法73

4.4.1 频域估计73

4.4.2 时域近似估计75

4.4.3 偏差校正76

4.4.4 算法的实现79

4.5 基于正弦模型的基音检测算法86

4.5.1 算法的基本原理86

4.5.2 改善性能的几种措施89

4.5.3 短时谱包络估计90

4.5.4 浊音度（voicing）检测90

4.5.5 实验结果91

第5章 语音信号的线性预测分析93

5.1 线性预测分析的基本原理93

5.1.1 LPA的实现方法93

5.1.2 语音信号模型参数与线性预测误差滤波器参数之间的关系95

5.2 线性预测分析的解法97

5.2.1 自相关法98

5.2.2 协方差法101

5.2.3 格型法（或协格法）106

5.3 线性预测分析的应用109

5.3.1 LPA谱估计109

5.3.2 语音信号LPA谱估计的实际考虑111

5.3.3 基音检测113

5.4 线谱频率分析116

5.4.1 线谱频率参数的定义及性质116

5.4.2 LSF参数与LPA系数间的相互转换122

第6章 语音信号的矢量量化方法128

6.1 矢量量化的基本原理128

6.1.1 矢量量化的定义与矢量量化器的构造128

6.1.2 最佳矢量量化器131

6.1.3 矢量量化器的设计算法132

6.2 矢量量化系统135

6.2.1 全搜索矢量量化器135

6.2.2 树搜索矢量量化器137

6.2.3 多级矢量量化器139

6.2.4 乘积码矢量量化器142

6.3 有记忆的矢量量化系统147

6.3.1 预测矢量量化器147

6.3.2 有限状态矢量量化器151

第7章 线性预测系数的有效量化方法154

7.1 失真测度及客观评价154

7.1.1 失真测度154

7.1.2 客观评价指标156

7.2 分裂式矢量量化157

7.3 多级矢量量化158

7.4 预测分裂式矢量量化161

7.5 连接分裂式矢量量化164

7.6 去除非典型胞腔169

8.1 码激励线性预测语音编码模型171

第8章 码激励线性预测语音编码171

8.2 激励参数的优化原理175

8.2.1 两级码书结构的CELP编码器175

8.2.2 激励码书的联合优化和分级优化177

8.2.3 激励参数优化的基本计算量178

8.3 固定码书搜索算法179

8.3.1 特殊设计的码书搜索算法179

8.3.2 自相关算法180

8.3.3 变换域算法181

8.3.4 多级搜索算法183

8.3.5 码字叠接递推算法183

8.3.6 代数码书搜索算法187

8.3.7 矢量和码书搜索算法189

8.4.1 整数延时自适应码书的搜索192

8.4 自适应码书搜索算法192

8.4.2 分数延时自适应码书的搜索194

8.5 激励码书增益的量化200

8.5.1 增益的归一化矢量量化201

8.5.2 增益的预测式矢量量化202

8.6 自适应后滤波203

8.6.1 短时后滤波器203

8.6.2 长时后滤波器205

8.6.3 组合的后滤波器209

8.6.4 后滤波器的性能210

8.7 CELP语音编码器实例211

8.7.1 FS1016 4.8 kb/s CELP212

8.7.2 G.728 16 kb/s LD-CELP213

8.7.3 IS54 8 kb/s VSELP214

8.7.4 JDC 3.6 kb/s PSI-CELP216

8.7.5 G.729 8 kb/s CS-ACELP217

第9章 波形内插语音编码220

9.1 原型波形内插的基本思想220

9.2 原型波形内插原理221

9.2.1 瞬时波形及其内插221

9.2.2 PCW波形动态的自适应223

9.3 原型波形内插的实际实现225

9.3.1 原型波形谱包络的修正225

9.3.2 类似性测量226

9.3.3 对齐（Alignment）和SCR227

9.3.4 原型波形的量化228

9.3.5 PW的内插230

9.3.6 PWI和其它编码技术的过渡231

9.4.1 在语音域中提取PW232

9.4 原型波形的提取方法232

9.4.2 在残差域中提取PW233

9.5 PWI编码器性能分析233

9.6 特征波形内插的基本原理235

9.7 特征波形内插的分析模块236

9.7.1 线性预测分析（LPA）237

9.7.2 基音估计237

9.7.3 基音内插238

9.7.4 特征波形的表达239

9.7.5 特征波形的提取241

9.7.6 特征波形的对齐242

9.7.7 特征波形的功率计算及归一化248

9.8.1 瞬时基音周期和瞬时CW的生成251

9.8 特征波形内插的合成模块251

9.8.3 分析合成层的性能254

9.8.2 相位轨迹估计254

9.9 CWI编码器参数的量化255

9.9.1 特征波形功率的量化256

9.9.2 特征波形的量化257

9.9.3 CWI编码器的性能262

第10章 多带激励语音编码263

10.1 MBE语音编、解码模型263

10.2 MBE的语音分析266

10.2.1 基频估计266

10.2.2 清／浊判决267

10.2.3 谐波幅度估计269

10.3 MBE的语音合成269

10.3.2 浊音语音合成270

10.3.1 清音语音合成270

10.3.3 重建语音的产生272

10.4 MBE模型参数的量化272

10.5 INMARSAT-M系统中的4.15 kb/s IMBE语音编码器273

10.6 低比特率MBE语音编码器275

10.6.1 MBE幅度的LPA谱逼近275

10.6.2 一种基于LPA的2.4 kb/s MBE声码器279

第11章 正弦语音编码283

11.1 广义正弦分析与合成模型283

11.2 STC语音编码284

11.2.1 低速率STC语音编、解码原理284

11.2.2 2.4/4.8 kb/s STC语音编码比特分配及性能比较287

11.3.1 HELP语音编、解码原理290

11.3 HELP语音编码290

11.3.2 HELP语音编码关键技术292

11.3.3 2.3 kb/s HELP语音编码比特分配及性能比较294

第12章 混合激励线性预测语音编码296

12.1 LPC语音合成模型296

12.2 MELP语音合成模型及机理297

12.2.1 混合的脉冲和噪声激励297

12.2.2 周期或非周期脉冲300

12.2.3 自适应谱增强301

12.2.4 脉冲散布滤波器303

12.2.5 残差谐波幅度模型303

12.3 MELP编码器305

12.3.1 参数分析与提取305

12.3.2 参数量化与编码309

12.4 MELP解码器311

12.4.1 信道解码312

12.4.2 增益抑制312

12.4.3 参数插值313

12.4.4 混合激励信号的生成313

12.4.5 自适应谱增强314

12.4.6 线性预测合成314

12.4.7 增益调整314

12.4.8 脉冲散布滤波314

12.4.9 合成部分的循环控制315

12.5 2.4kb/s MELP语音编码的比特分配与性能比较315

参考文献316