Разработка алгоритмов кодирования речевых сигналов для передачи по каналам связи

• Автор: Столяров, Кирилл Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 91 с.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ,
КОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
1 Л. Основные понятия
1.2. Алгоритмы кодирования формы речевого сигнала
1.3. Алгоритмы кодирования параметров речевого сигнала
1.4. Смешанные алгоритмы кодирования речевого сигнала
1.5. Критерий слухового восприятия
1.6. Алгоритм “анализ через синтез”
1.7. Постановка задач исследований
2. РАЗРАБОТКА ОКНОНЕЗАВИСИМОГО АЛГОРИТМА КОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
2.1. Общее описание алгоритма кодирования
2.2. Расчет коэффициентов линейного предсказания
2.3. Расчет параметров для инициализации адаптивной кодовой книги
2.4. Расчет параметров для адаптивной и дополнительной кодовых книг.
Выводы
3. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ВОКОДЕРОВ В СИСТЕМАХ ДЛЯ ГОЛОСОВОЙ СВЯЗИ ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ
3.1. Протокол для образования и поддержания звуковой связи
3.2. Экспериментальное приложение для голосовой связи через 1Р-сети.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
CELP code excited linear prediction
MPLP multi pulse linear prediction
ACM audio compression manager
КИХ конечная импульсная характеристика
БИХ бесконечная импульсная характеристика
КЛП коэффициенты линейного предсказания
АКК адаптивная кодовая книга
J1C4 линейные спектральные частоты
ЛСП линейные спектральные пары
ДКК дополнительная кодовая книга
АлКК алгебраическая кодовая книга
s(n) отсчет с номером п исходного речевого сигнала
s jn) отсчет с номером п синтезированного речевого сигнала
SNR Signal to Noise Ratio (отношение сигнал/шум)
a, i -й коэффициент линейного предсказания
е(п) ошибка предсказания отсчета с номером п
es (п) синтезированная ошибка предсказания отсчета с номером п
ew(n) взвешенная весовым фильтром ошибка предсказания отсчета с
номером п
W(z) передаточная функция весового фильтра, учитывающего
критерий слухового восприятия wH (п) окно Хэмминга
р порядок предсказателя

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время кодирование речевого сигнала играет большую роль в системах передачи и обработки информации. Во-первых, алгоритмы кодирования уменьшают поток данных, передаваемых по каналу связи, что позволяет более эффективно использовать ресурс канала. Во-вторых, требуется меньше места для хранения данных на разного рода носителях информации, например, на компакт-дисках, гибких и жестких дисках. В-третьих, появляется возможность защиты информации от несанкционированного доступа.
Первое достоинство алгоритмов кодирования успешно используется в системах спутниковой и сотовой связи и в /пГегпе?. В системах спутниковой и сотовой связи уменьшение потока передаваемых данных позволяет более эффективно использовать соответствующий частотный диапазон. На базе алгоритмов кодирования речи уже создано большое количество приложений, реализующих голосовое общение через /Щегае? в реальном масштабе времени по относительно узкополосному каналу.
Второе достоинство широко применяется в цифровых диктофонах, для временного хранения речи в сжатом виде в голосовых почтовых ящиках и в Шегпег при передаче голосовых и музыкальных архивов.
Третье достоинство используется при построении специальных систем, обеспечивающих конфиденциальность при передаче голосовой информации.
К настоящему времени разработано значительное количество алгоритмов кодирования речи и выпущено несколько стандартов. Большинство из них имеет существенный недостаток - окнозависимость - невозможность восстановить закодированный речевой сигнал, после потери хотя бы одного окна анализа. Существующие окнонезависимые алгоритмы не обеспечивают сопоставимого с окнозависимыми качества восстановленной речи для

Таблица 1.
Характеристики основных вокодеров [4].
Алгоритм Скорость, бит/с М08ЛЖШАМ МІР 8 окнозависимый возможны ошибки при оценке параметров
ИКМ (0.711) 64к 4..3/95/73 0.01 нет нет
АДИКМ (0.721) 32к 4.1/94/68 2 нет нет
Ь0-СЕ1.Р (0.728) 16к 4.0/-/- 19 да нет
ЯРЕ-ЬТР Щ8М) 13к 3.47/-/- 6 да нет
МРЬР 9.6к 3.4/-/- 11 нет нет
У8ЕЬР 8к 3.45/-/- 13.5 ла нет
СЕЬР (ЯЗІ016) 4.8к 3.2/93.7/62.2 16 да нет
БТС-І 4.8к 3.52/92.7/63 13 нет да
ІМВЕ 4.15к 3.4/-/- 3 нет да
8ТС-2 2.4к 2.9/90.1/56 13 нет да
ЬРС-Юе (Р81015) 2.4к 2.3/89.9/52.3 7 нет да
1.5. Критерий слухового восприятия
В смешанных алгоритмах кодирования речи всегда присутствует весовой фильтр, учитывающий критерий слухового восприятия [51]. Этот фильтр маскирует сигнал ошибки полезным сигналом, тем самым существенно улучшая качество восстановленной речи. Приведем подробный вывод передаточной функции этого фильтра. Рассмотрим схему на рис. 1.
Рис. 1.