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会有一定的影响。为了保持分析与合成滤波系统的总增益为1，实际使用时需要在滤波器系 数前乘上增益因子2 。经过三级分解与重构后，由波形分解与重构过程引起的系统总延迟 降低为7 个波形提取样点，即17.5 ms，有利于实时应用。 4 性能比较 4.1 实验系统设计 波形内插编码器输入窄带语音分析帧长为20 ms，波形提取速率为400 Hz（即每帧提取 8 个特征波形），LP 系数转化为线谱频率LSF 参数用20 bit 的一阶预测分裂矢量量化；基音 周期用7 bit 标量量化；功率因子降采样到每帧2 个，分别用4 bit 的对数域差分标量量化。 原始的基于1 次低通滤波波形分解的方法中，每帧4 个REW 采用VDVQ 的方法分别用3 比特矢量量化；每帧2 个SEW 采用变维分裂矢量量化，幅度谱分裂为3 个频带：0~1 kHz、 1~2 kHz 和2~4 kHz，分别用8、3、3 比特量化；在清音或清浊过渡段，SEW 的固定相位谱 可能会造成合成语音过强的周期性，根据慢渐变波和快渐变波的功率比Re=ESEW/EREW 来决 定SEW 的相位谱采用随机相位或是固定相位。当Re<1.2 时认为噪声分量占主导作用而采用 随机相位，形成3.8 kbit/s 的CWI 算法，音质要远好于FS1016 的4.8 kbit/s CELP 编码器。 当采用基于小波变换的特征波形分解和重构算法时，对CWs 的幅度谱进行三级分解。 第3 级分解得到的lowpass3 对应每帧1 个特征波形，用类似SEW 的量化方法进行14 bit 的 变维分裂矢量量化；highpass3 对应每帧1 个特征波形用10 bit 的VDVQ 方法量化；第2 级 分解的highpass2 对应每帧2 个特征波形，分别用6 bit 的VDVQ 方法量化；第1 级分解得 到的highpass1 忽略不传输，相位信息不传输而在解码端由固定或随机相位代替，形成的基 于多分辨率分析的小波波形内插算法码率为3.6 kbit/s，主观听音上音质要好于原始的基于一 级低通滤波方法的CWI 编码效果。 4.2 实验结果 本文利用perceptual evaluation of speech quality（PESQ）[7]对窄带语音的感知客观测试 方法得到mean opinion score（MOS）结果，给出语音质量的客观比较。评测用的16 句窄带 语音样本（4 女4 男发声）取自于NTT-AT 标准汉语语音库，PESQ 以类似于整段语音平均 感知信噪比的结果给出对应的近似主观MOS 值，MOS 越大表明语音质量越好。本文设置 PESQ 的参考语音样本为未经量化的波形内插编码器输出语音，失真语音样本设置为参数经 编码量化后的输出语音，得到的MOS 值平均结果如表2 所示。 表2 语音质量PESQ_MOS对比结果 Table 2 Comparison result of speech quality PESQ_MOS test 原始3.8 kbit/s CWI 基于小波分析的 3.6 kbit/s CWI 采用低延迟滤波的 多分辨分析CWI 女声发音语句MOS 3.285 3.403 3.320 男生发音语句MOS 3.206 3.327 3.263 所有语句MOS 3.246 3.365 3.292 可以看出，本文基于小波变换的特征波形分解与重构算法重新设计的波形内插编码器， 对各层得到的幅度谱根据感知重要性进行量化编码，与传统的基于低通滤波波形分解的特征 波形内插编码器相比，在码率相同的情况下，能够获得更好的语音质量。实验发现，当码率 进一步下降到3 kbit/s 左右也能获得可接受的合成音质。在不考虑实时应用的情况下，这种 基于小波变换的波形内插编码器非常适合于高质量低压缩比的语音存储场合以及可分级编 码的应用。此外，用最小相位FIR 滤波器构成的分析合成滤波器组对特征波序列进行多分辨 率的分解与重构对合成语音质量影响较小，参数量化后的合成音质相对使用双正交小波滤波 器时的失真在听觉上可允许，实时应用场合下可考虑用低延时FIR 滤波器替代小波滤波器。 5 结论 对CWI 编码中的特征波序列采用多分辨分析的思想进行分解与重构，相对于传统的低 通滤波波形分解方法更有利于描述二维特征平面，可获得更好的编码质量。在基于小波变换 的波形分解和重构算法中，采用B 样条的双正交小波滤波器组可以获得线性相位和无失真 重构特性，编码端得到的各层幅度谱具有不同的时间分辨率和频率分辨率，对幅度谱的量化 精度由内层到外层逐步降低，解码端采用对幅度谱和相位谱进行逐层分别重构的方法，可以 不传输相位信息，而用固定或随机相位替代。鉴于小波变换方法存在较大系统延迟的问题， 用基于时域方法设计的最小相位FIR 滤波器对特征波形进行多分辨率分析，在对编码质量产 生较小影响的同时能使系统总延迟大大降低，能够实时应用多分辨分析的波形分解方法。进 一步设计了基于多分辨率分析的可分级的特征波形内插编码算法，使波形内插编码器具有可 分级的变速率编码效果。 学术论文网Tag：代写代发论文 代写电子论文 论文发表 职称论文发表 |
