[发明专利]提高声码器基音周期参数量化精度的方法

摘要

本发明属于语音压缩编码技术领域，其特征在于：在编码端，该方法首先对输入信号样点分帧，对当前超帧提取基音周期参数矢量和清浊音参数矢量；矢量量化清浊音参数矢量，得到其量化索引值；将基音周期参数矢量变换到对数域，根据清浊音参数的矢量量化索引值查表确定其量化方式以及在联合量化索引中的量化范围，进行量化，得到相应的量化索引值并编码传输。在编码端，解码得到联合量化的量化索引值，确定其所在范围，进而得到清浊音矢量量化索引及基音周期量化索引，分别反量化，清音子帧的基音周期置为50，供语音合成。该方法可提高基音周期参数量化精度，最适合低速率语音编码。

主权项

1、提高声码器基音周期参数量化精度的方法，其特征在于，所述方法是在数字集成电路芯片中依次按以下步骤实现的：步骤(1)对输入的语音信号样点按设定的时间间隔顺序分成子帧，并根据基音周期参数和带通清浊音参数多帧联合量化时所设定的子帧数划分为若干超帧，即若两帧联合量化，则每两个子帧划分为一个超帧，三帧联合量化，则每三个子帧划分为一个超帧，依此类推；其中所述的语音信号样点是已按照设定频率采样且经过高通滤波去除工频干扰后的信号样点；步骤(2)按美国国防部混合激励的线性预测MELP语音编码算法中所述方法分别提取当前超帧中所有子帧的基音周期参数，组成多维基音周期参数矢量P→I=[pi1,pi2······pin],]]>其中n表示联合量化时所设定的子帧数，即一个超帧中包含的子帧数目，p_in为第n个子帧的基音周期参数；步骤(3)按步骤(2)所述的混合激励的线性预测语音编码算法分别提取当前超帧中所有子帧的清浊音参数，其中，每个子帧各自提取5个子带的清浊音参数；步骤(4)根据以下步骤先构建所有子帧的清浊音参数矢量B_I，J，I＝i₁，i₂……i_nJ＝j₁，j₂，j₃，j₄，j₅，j为子帧中子带的序号，每一个子帧的清浊音参数矢量为B_i，J＝[b₁，b₂，b₃，b₄，b₅]；再对该子带的清浊音矢量B_i，J用5个比特量化，5个比特依次对应着5个子带的清浊音模式，即若第j个子带为浊音性的，则b_j＝1，否则，b_j＝0；整个子帧的清浊音性由该子帧的第一子带，也就是最低频子带的清浊音性决定，即若b₁＝1，则该子帧为浊音子帧，否则乃b₁＝0，则该子帧为清音子帧；步骤(5)将当前超帧中由步骤(4)得到的所有子帧的清浊音矢量依次排列起来组成当前超帧的清浊音矢量，即BI=[Bi1,J,Bi2,J,······Bin,J],]]>得到5×n维的当前超帧的清浊音矢量；步骤(6)将步骤(5)中得到的当前超帧的5×n维的清浊音矢量B_I进行矢量量化，量化使用预先设定的码本C_B，采用全搜索的方法进行矢量量化，量化失真测度采用加权欧氏距离准则，即使下式所示的失真D最小：D＝(B_I-B^(k))W(B_I-B^(k))^T，其中B^(k)是码本中的对应索引为k的码字，加权矩阵W是一个对角矩阵，其值用来表示各子带重要性的不同，低带最重要，随着频带的升高重要性依次降低，对每子帧的5个子带分配不同的权重，在本算法中，5个子带权重的比例为16∶8∶4∶2∶1，从而加权矩阵W如下所示：设定的码本C_B的每个索引值对应一个5×n维的清浊音矢量码字B^(k)，对应于失真值最小的码字索引值即为矢量量化后得到的当前帧的清浊音矢量B_I的矢量量化索引值IDX_BI；步骤(7)按以下步骤求出当前超帧的对数基音周期参数矢量的联合量化索引值IDX_PI，将其编码后经信道传到解码端；步骤(7.1)将步骤(2)中得到的当前超帧基音周期参数矢量变换到对数域，得到对数域上的n维基音周期参数矢量P→logI=[log(pi1),log(pi2)......log(pin)];]]>步骤(7.2)根据步骤(6)中得到当前超帧的清浊音矢量B_I的矢量量化索引值IDX_BI，通过查表确定当前超帧的对数基音周期参数矢量在联合量化中所对应的量化索引范围ψ以及对应的量化方式：当超帧的子帧全是清音帧的，则该超帧的基音周期参数矢量不作量化，而留出的索引范围实际留作信道编码等使用；当超帧中只有一帧浊音子帧的，则只对该超帧的对数基音周期参数矢量中对应浊音子帧的那个分量作标量量化，其余对应清音子帧的分量不作量化；除以上两种情况的其余情形，则根据超帧中含有的浊音子帧数目对该超帧的对数基音周期参数矢量中对应浊音子帧的那些分量作对应维数的矢量量化；同样，对应清音子帧的那些分量不作量化；步骤(7.3)根据最小均方准则在确定的量化索引范围ψ内全搜索对应的基音周期参数码字，找到使对应浊音子帧部分量化误差最小的码字，其索引值就是联合量化索引值IDX_PI，将其编码后经信道传输到解码端；步骤(8)在解码端解码得到步骤(7)中的当前超帧基音周期参数矢量的联合量化索引值IDX_PI，根据该索引值IDX_PI的值得知其所在的量化索引范围ψ，从而可以查表确定当前超帧的清浊音矢量B_I在清浊音矢量码本C_B的矢量量化索引值IDX_BI，从而得到当前超帧的清浊音矢量的量化值同时根据量化索引范围ψ和索引值IDX_PI就对应得到当前超帧对数基音周期参数矢量中对应浊音子帧的那些分量的量化值，再把对应清音子帧的分量直接置为50，即组成解码端反量化恢复出的当前超帧对数基音周期参数矢量步骤(9)将步骤(8)中得到的当前超帧对数基音周期参数矢量的量化值和清浊音矢量的量化值送到解码端的语音合成模块作为基本参数参与语音的合成。