摘要：本文針對(duì)常見(jiàn)的語(yǔ)音壓縮方法，具體敘述了線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼的基本原理及具體格式，并對(duì)算法實(shí)現(xiàn)的軟件及硬件進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

    關(guān)鍵詞：線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼 格形濾波器 PWM MATLAB                                                                                      

引言

現(xiàn)實(shí)生活中，有大量語(yǔ)音數(shù)字存儲(chǔ)和傳輸、語(yǔ)音綜合、說(shuō)話(huà)人確認(rèn)和辨認(rèn)、語(yǔ)音識(shí)別的應(yīng)用，這些應(yīng)用需要處理的數(shù)據(jù)量很大，這必須采用一定的壓縮方法進(jìn)行處理。

對(duì)頻率范圍為300Hz——3000Hz的語(yǔ)音，諸如電腦語(yǔ)音圖書(shū)、真人發(fā)聲電子字典、語(yǔ)言學(xué)習(xí)機(jī)等，只需要一般的語(yǔ)音壓縮方法，而對(duì)20Hz——20KHz的音樂(lè)，則需高級(jí)的壓縮方法。當(dāng)然，在選擇語(yǔ)音表示方法時(shí)，數(shù)據(jù)壓縮率不是唯的考慮，還要考慮價(jià)格、表示的靈活性、語(yǔ)音考慮價(jià)格、表示的靈活性、語(yǔ)音的質(zhì)量等諸多因素。在選擇信號(hào)表示以及隨后作用的數(shù)字信號(hào)處理方法時(shí)最重要的考慮還是應(yīng)用的實(shí)際需要。

針對(duì)我們目前開(kāi)發(fā)的發(fā)音電子字典及語(yǔ)音學(xué)習(xí)機(jī)等產(chǎn)生，既需要音質(zhì)清晰又要價(jià)格便宜，我們考慮采用參數(shù)表示語(yǔ)音信號(hào)的LPC，MELP，CELP壓縮方法。

LPC（Linear Predictive Coding-線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼），是一種低速率的語(yǔ)音參數(shù)表示方法，它根據(jù)最小的方誤差的準(zhǔn)則，用過(guò)去的若干語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前的語(yǔ)音信號(hào)，將估算出來(lái)的語(yǔ)音參數(shù)送到語(yǔ)音合成模型后輸出語(yǔ)音�；旌霞�(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)MELP和碼本激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)CELP也是基于線(xiàn)性預(yù)測(cè)上的語(yǔ)音壓縮方法，數(shù)據(jù)壓縮量銷(xiāo)遜于LPC，但因其語(yǔ)音數(shù)據(jù)的制作不需要專(zhuān)門(mén)的硬件與有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)音人員，在語(yǔ)音產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中也得到了廣泛的應(yīng)用，本文重點(diǎn)描述LPC算法的軟件和硬件實(shí)現(xiàn)。

LPC原理簡(jiǎn)述

LPC語(yǔ)音編碼的基礎(chǔ)是語(yǔ)音產(chǎn)生模型，它模擬人的發(fā)生過(guò)程。在這個(gè)模型中，語(yǔ)音信號(hào)分為清音和濁間，在濁音時(shí)聲道中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)音調(diào)周期的脈沖列，而在清音時(shí)，則產(chǎn)生白噪聲序列，語(yǔ)音就是由這些激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)一個(gè)自適應(yīng)濾波器（即全極點(diǎn)濾波器）產(chǎn)生的。

LPC濾波器的參數(shù)ak是通過(guò)線(xiàn)性預(yù)測(cè)的方法，即用若干過(guò)去的樣值預(yù)測(cè)當(dāng)前樣值提取的，預(yù)測(cè)值與真值之間的誤差滿(mǎn)足最小均方誤差準(zhǔn)則。參數(shù)隨時(shí)間逐幀更新，更新速率30～100次/秒，即幀移為10～33ms。在每幀之間對(duì)參數(shù)進(jìn)行內(nèi)插以適應(yīng)參數(shù)隨時(shí)間緩慢變化。

因此，LPC模型只需傳輸增益系數(shù)，濁音和清音的判決信息、濁音音調(diào)和全極點(diǎn)濾波器的參數(shù){ak}，k=1，…p，用超低BIT率便可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的傳送。這種高壓縮率可以大大降低語(yǔ)音識(shí)別中的存儲(chǔ)量。

語(yǔ)音合成模型見(jiàn)圖1。

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