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目录1

第1章　语音编码概论1

1.1　语音编码的数字化1

1.2　语音编码的必要性和推动力1

1.3　语音编码的声学基础知识3

1.3.1　响度级和响度3

1.3.2　听觉掩蔽和临界频带4

1.3.3　听觉掩蔽在语音编码中的作用6

1.3.4　发声器官的声电类比线路7

1.3.5　语言发声的数学模型10

1.4　语音信号的物理特性15

1.4.1　语音信号在时域和频域的特性15

1.4.2　语音信号的统计特性17

1.4.3　语音传输所需比特率的估计19

1.5　除去语音冗余度的方法21

1.6　语音编码器方案的分类23

1.6.1　波形近似语音编码器23

1.6.2　参量编码器24

1.7　语音编码的发展趋势24

参考文献25

第2章　语音信号的采样和量化27

2.1　采样27

2.2　标量量化28

2.2.1　量化误差29

2.2.2　均匀量化器30

2.2.3　最佳量化器31

2.2.4　对数量化器32

2.2.5　自适应量化器33

2.2.6　差分量化器35

2.3　矢量量化37

2.3.1　失真测度38

2.3.2　码书设计39

2.3.3　码书种类40

2.3.4　训练试验和码书的顽健性45

参考文献46

第3章　语音信号的分析和建模48

3.1　短时频谱分析48

3.1.1　窗的作用49

3.2　语音信号的线性预测模型53

3.2.1　语音产生的源滤波器模型54

3.2.2　线性预测分析（LPA）的求解55

3.2.3　线性预测分析的实现和物理解释62

3.3.1　语音信号的周期性64

3.3　音调预测64

3.3.2　音调预测器65

3.4　音调检测68

3.4.1　时域波形的相似性方法69

3.4.2　频率域频谱的相似性方法72

3.4.3　预处理和后处理技术74

参考文献79

第4章　使用线谱频率（LSF）量化线性预测编码（LPC）参量82

4.1　LPC参量的编码82

4.2 LPC参量的另外一种表示——PARCOR系数82

4.3 LPC到LSF的变换87

4.3.1 LSF的计算88

4.3.2 LSF到LPC的变换95

4.3.3　LSF的特性96

4.4.1　SIVP编码方案98

4.4　转换型——自适应帧间矢量预测（SIVP）98

4.4.2　矢量预测器99

4.4.3　预测误差的量化100

4.4.4　性能的比较102

4.4.5　实时实现中的问题105

4.5　SAVQ编码方案107

4.5.1 SAVQ系统107

4.5.2　性能比较107

4.6　无记忆的LSF量化109

4.6.1　LSF的分裂矢量量化109

4.6.2　非均匀的标量量化109

参考文献111

第5章　按合成分析法（AbS）的语音编码方案112

5.1　按合成分析法（AbS）的基本原理112

5.2　通用的AbS编码方案113

5.2.1　时变滤波器114

5.2.2　建立在理解上的最小化程序115

5.2.3　激励信号116

5.2.4　最佳激励序列的确定118

5.2.5　AbS-LPC方案的特性121

5.3　多脉冲激励线性预测编码（MPLPC）124

5.3.1　MPLPC的最优幅度激励125

5.3.2　具有长期预测的MPLPC127

5.3.3　脉冲位置编码129

5.3.4　脉冲幅度编码130

5.3.5　联合的脉冲幅度量化（JPAQ）132

5.4　码激励线性预测编码134

5.4.1　引言134

5.4.2　短期预测（STP）135

5.4.3　长期预测（LTP）136

5.4.4　辅助激励的计算145

5.4.5　LTP和辅助激励联合计算159

5.4.6 具有后滤波的CELP160

参考文献162

第6章　低时延语音编码165

6.1　编码时延与对低时延编码器的要求165

6.2 G.728 16kbit/s LD-CELP语音编码器166

6.2.1　方框图与工作原理166

6.2.2　高阶后向自适应线性预测168

6.2.3　听觉加权滤波器169

6.2.4　激励增益预测器170

6.2.5　码书结构与搜寻171

6.2.6　同步和带内信令178

6.2.7　自适应后置滤波器（adaptive post-filter）178

6.2.8　G.728编解码器的复杂度和性能182

参考文献183

第7章　多带激励声码器184

7.1 导言184

7.2　多带激励语音模型185

7.3　多带激励语音分析189

7.3.1　频域分析190

7.3.2　时域分析192

7.3.3　INMARSAT-M IMBE模型分析算法195

7.4　多带激励语音合成204

7.4.1　清音成分的合成204

7.4.2　浊音成分的合成205

7.4.3　重建语音的产生207

参考文献207

8.1　波形内插语音编码208

第8章　低速率语音编码208

8.1.1　浊音语音的波形内插209

8.1.2　广义WI模型212

8.1.3　2.4kbit/s GWI语音编码系统215

8.2　正弦变换编码218

8.2.1　语音信号的正弦分析218

8.2.2　语音信号的正弦合成219

8.2.3　低比特率正弦编码器220

8.2.4　与原型波形内插相结合221

8.2.5　基音的频域估计法222

8.2.6　确定残差信号的正弦模型参数223

8.2.7　正弦激励参数的量化227

8.2.8　正弦变换解码器231

8.2.9　正弦变换编码器的性能232

参考文献234

第9章　宽带语音编码235

9.1　引言235

9.2　子带编码（sub-band coding）236

9.2.1　工作原理236

9.2.2　子带编码的比特分配237

9.3　G.722宽带语音编码240

9.3.1　技术要求240

9.3.2　方框图240

9.3.3　SB-ADPCM编码器的工作原理241

9.3.4　SB-ADPCM解码器的工作原理242

9.3.5　正交镜像滤波器组（quadrature-mirror filter bank）244

9.3.6　G.722自适应量化与预测251

参考文献256

10.1　语音编码标准的发展概况257

第10章　语音编码的方案和标准算法257

10.2　语音编码器的属性258

10.2.1　比特率258

10.2.2　延迟258

10.2.3　复杂度259

10.2.4　语音质量259

10.2.5　规范和适应性的确认260

10.3　世界上有哪些标准化实体，他们是怎样开展工作的261

10.3.1　国际电信联盟（ITU）261

10.3.2　北美的标准化组织262

10.3.3　欧洲电信标准研究所262

10.3.4　日本的RCR262

10.3.5　我国的电信标准化组织262

10.3.7　语音编码器的性能测量263

10.3.6　建立参考条款263

10.3.8　工作日程264

10.4　现在的语音编码标准264

10.4.1　ITU公布的具有电话带宽的语音编码器265

10.4.2　ITU-T近期发布的电话带宽语音编码器266

10.4.3　ITU 7kHz宽带语音编码器267

10.4.4　欧洲的数字蜂窝电话语音编码器268

10.4.5　北美的数字蜂窝语音编码器269

10.4.6　日本的数字蜂窝电话编码器270

10.4.7　国际海事卫星4.15kbit/sIMBE编码器271

10.4.8　用于保密通信的语音编码标准272

10.5　语音编码器性能的总结273

10.6　附加的信息274

参考文献274

11.1.2　对信号功率级的依赖277

11.1.1　对发音者和语言的依赖277

11.1　语音质量的定义277

第11章　语音编码器的质量评价277

11.1.3　背景噪声278

11.1.4　多种编码的级联278

11.1.5　信道误差所产生的影响279

11.1.6　非语音信号279

11.2　语音质量的客观测量279

11.3　语音质量的主观测量280

11.3.1　绝对等级的评定试验（ACR）281

11.3.2　降低等级的评定试验（DCR）281

11.3.3　诊断测量试验（DAM）282

11.3.4　通话试验282

11.3.5　主观质量的预测282

11.4.2　对谈话者的辨认能力283

11.4.1　可懂度283

11.4　测量语音可懂度和对发音人的识别能力283

11.5　汉语清晰度测量和语音质量的诊断284

11.6　检测语音质量的数据库和另外的试验信号287

11.7　典型MOS试验的描述288

11.7.1　试验方法和实验的设计288

11.7.2　语音材料的选择和处理288

11.7.3　试验结果290

11.8　确认语音编码器实现的方法291

11.9　复杂度和延迟的测量292

11.9.1　复杂度292

11.9.2　延迟293

11.10　结论293

参考文献293

12.2　数字信号处理器（DSP）298

12.1　引言298

第12章　语音编码的实时实现298

12.2.1　DSP芯片的发展概况299

12.2.2　定点实现的DSP300

12.2.3　浮点实现的DSP304

12.2.4　TI公司的TMS320 C6000芯片系列305

12.3　实时的软件开发方法308

12.4　典型的CELP实现方案309

12.4.1　AT T的WE-DSP32309

12.4.2　典型的WE-DSP32C基础硬件310

12.5　DSP的开发和调试工具312

12.6　有效的编程技术313

12.6.1　CELP复杂性降低的策略314

12.6.2　典型CELP方案中对处理和存储的要求317

参考文献318

第13章　系统应用中的有关问题319

13.1 引言319

13.2　回波抵消320

13.2.1　数字回波抵消器的原理321

13.2.2　回波抵消的数学表述322

13.3　语音不连续的传输（DTX）324

13.3.1　声音激活的检测325

13.3.2　语音加数据的编码和传输328

13.4　传输过程中的同步329

13.5　语音数据的安全331

参考文献333

课程习题与设计选题汇集334

附录　G.729 8kbit/s共轭结构一代数码激励线性预测编码337

本书缩写字的中英文译名370