徐春秀 武穆清

     來源：《電子技術應用》

     摘要：從語音編碼技術中常用的三種編碼方法入手，由淺入深地引出了ip網(wǎng)絡電話中常用的幾種語音壓縮編碼方法，并對之進行了性能分析和比較。

     關鍵詞：ip網(wǎng)絡電話

     語音壓縮編碼 線性預測（lp） 合成-分析法

     隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，最近幾年出現(xiàn)了一種在互聯(lián)網(wǎng)上提供電話服務的新業(yè)務——ip電話業(yè)務。一次ip電話呼叫的成本為本地市話費、ip網(wǎng)絡使用費以及遠端市話費，與傳統(tǒng)長途電話昂貴的長途通信費相比，可以極大地降低用戶的通信費用。正是由于這種極大的價格優(yōu)勢，使得它一出現(xiàn)便引起了世人充分的注意，同時互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，有效地利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，來緩解現(xiàn)有通信網(wǎng)的緊張局面，也是促成這項新技術迅速發(fā)展的另一原因。從另一個角度來看，互聯(lián)網(wǎng)的巨大成功，必將使ip成為未來信息網(wǎng)絡的支柱技術，以ip為核心的分組化和以移動通信為核心的無線化已成為電信網(wǎng)絡演進的主流方向。其于tcp/ip的網(wǎng)絡技術不但無可置疑地成為數(shù)據(jù)領域的主導技術，而且已經(jīng)開始進入電信領域，其突破口就是電話業(yè)務。ip網(wǎng)絡電話的成功開發(fā)和應用，預示了以ip為基礎的新一代信息網(wǎng)絡的出現(xiàn)。積極地探索和跟蹤這項新技術無疑是一項十分有必要和有意義的工作。

     ip網(wǎng)絡電話是一項涉及計算機網(wǎng)絡、信令協(xié)議、數(shù)字信號處理等多個領域的綜合性技術，它具有價格低廉、可以靈活地提供各種增值業(yè)務、有利于企業(yè)建立高效綜合服務內(nèi)部網(wǎng)、有利于運營商開拓新的市場、有助于和ip網(wǎng)絡新技術的融合、促進網(wǎng)絡技術的發(fā)展等獨特的優(yōu)勢。其中價格低廉是ip電話能夠進入市場的首要因素，其根本原因是ip電話均采用語音分組技術、語音壓縮編碼和統(tǒng)計復用，帶寬利用率高，完成一次通信所需的成本大幅度降低。ip網(wǎng)絡電話中的語音處理主要需要解決兩個問題，一是在保證一定話音質(zhì)量的前提下盡可能地降低編碼比特率，二是在ip網(wǎng)絡環(huán)境下保證一定的通話質(zhì)量。前者正是我們剛剛提到的語音編碼技術。

     1 語音編碼技術的分類

     語音處理的研究是和通信技術的發(fā)展服密切相關的。人們?yōu)樘岣咄ㄐ畔到y(tǒng)的效率而研究語音編碼方法，為滿足低碼率的通信要求，而研究語音分析合成系統(tǒng)——聲碼器。研究語音編碼就是要解決傳輸速率和語音質(zhì)量的矛盾。最早的標準化語音編碼系統(tǒng)是速率為64kb/s的pcm波形編碼器。到二十世紀90年代中期，速率為4ks/s～8kb/s的波形與參數(shù)混合編碼器，在語音質(zhì)量上已逼近前者的水平且已達到實用化階段。根據(jù)語音編碼的發(fā)展過程，我們把該技術歸納為以下三類：

     （1）波形編碼（或稱為非參數(shù)編碼）

     波形編碼方式是能夠忠實地表現(xiàn)波形的編碼方式。語音信號的波形編碼力圖使重建的語音波形保持原語音信號的波形狀態(tài)。這類編碼器通常是將語音信號作為一般的波形信號來處理，比如：脈沖編碼調(diào)制（pcm）、自適應增量調(diào)制（adm或δm編碼）、自適應差分編碼（adpcm）、自適應預測編碼（apc）、自適應子帶編碼（asbc）、自適應變換編碼（atc）等都屬于這類編碼器。以上幾種波形編碼方式分別在64kb/s～16kb/s的速率上能給出高的編碼質(zhì)量。當速率進一步降低時，其性能會下降較快。由于這類編碼器通常將語音信號作為一般的波形信號來處理，所以它具有適應能力強、話音質(zhì)量好、抗噪抗誤碼的能力強等特點，但所需的編碼速率高，其中64kb/s

     pcm的語音質(zhì)量成為一個編碼質(zhì)量的參照標準。

     （2）參數(shù)編碼（或稱為模型編碼或聲碼化編碼）

     參數(shù)編碼是根據(jù)聲音的形成模型，把聲音變換成參數(shù)的編碼方式。其基本方法是通過對語音信號特征參數(shù)的提取及編碼，力圖使重建語音信號具有盡可能的可懂性，即保持原語音的語義。而重建的信號的波形同原語音信號的波形可能會有相當大的差別。參數(shù)編碼的典型例子語音信號的線性預測編碼（lpc）已被公認為是目前參數(shù)編碼中最有效的方法，它能夠在2.4kb/s的低比特速率下獲得清晰、可懂的合成音。并且易于硬件實現(xiàn)。這種方法的優(yōu)點是不但能極