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第0章 绪论 1

0.1 概述 1

0.2 回顾与总结 1

0.3 面临的问题 4

参考文献 5

第1章 语言、语音及语音信号 6

1.1 概述 6

1.2 发音的生理机构与过程 7

1.3 汉语语音基本特性 9

1.3.1 元音和辅音 9

1.3.2 声母和韵母 10

1.3.3 音调(字调) 11

1.3.4 音节(字)构成 12

1.3.6 元音的频谱特性 13

1.3.5 汉语的波形特征 13

1.3.7 辅音的频谱特性 14

1.3.8 汉语语音的韵律特征 17

1.4 听觉的生理器官与心理 18

1.4.1 语音听觉器官的生理结构 18

1.4.2 语音听觉的心理和两种听觉实验 20

1.5 小结 24

复习思考题 24

参考文献 24

第2章 语音信号的模型 25

2.1 概述 25

2.2 声的传播 25

2.3 语音信号的无损声管模型 26

2.3.1 嘴唇端 28

2.3.2 声门端 29

2.4 级联无损声管与数字滤波器的关系 30

2.5 无损声管模型的传输函数 33

2.6 语音信号的数字模型 36

2.7 语音信号的共振峰模型 41

2.8 小结 43

复习思考题 43

习题 44

参考文献 47

第3章 语音信号时域处理方法 48

3.1 概述 48

3.2 语音信号的数字化和预处理 48

3.2.1 语音信号的数字化 48

3.2.2 语音信号的预处理 49

3.3 短时平均能量、振幅、过零率和上升过零间隔 50

3.3.1 短时平均能量 50

3.3.2 短时平均幅度 51

3.3.3 短时平均过零率 52

3.3.4 短时上升过零间隔 54

3.4 短时自相关函数和平均幅度差函数 54

3.4.1 短时自相关函数 54

3.4.2 短时平均幅度差函数 56

3.5 三电平中心削波法 56

3.6 小结 58

复习思考题 58

习题 59

参考文献 62

第4章 语音信号的线性预测分析 64

4.1 概述 64

4.2 线性预测的基本原理 64

4.2.1 信号模型 64

4.2.2 线性预测误差滤波 65

4.2.3 语音信号的线性预测分析 68

4.3.1 自相关法 70

4.3 线性预测分析的解法 70

4.3.2 协方差法 72

4.4 斜格法及其改进 73

4.4.1 斜格法基本原理 74

4.4.2 斜格法的求解 76

4.4.3 协方差斜格法 78

4.5 线性预测分析应用 80

4.5.1 线性预测分析各种解法的比较 80

4.5.2 LPC 谱估计 82

4.5.3 LPC 倒谱 85

4.6 线谱对分析 87

4.6.1 线谱对分析原理 87

4.6.2 线谱对分析的求解 89

4.7.1 分段预测法 90

4.7 极零模型 90

4.7.2 同态预测法 92

4.7.3 双全极模型法 93

4.8 小结 95

复习思考题 95

习题 95

参考文献 99

第5章 语音信号的矢量量化 100

5.1 概述 100

5.2 矢量量化的基本原理 101

5.3 失真测度 102

5.3.1 欧氏失真——均方误差 102

5.3.2 线性预测失真测度 103

5.3.3 识别失真测度 104

5.3.4 快速搜索问题 105

5.4 最佳矢量量化器和码本的设计 107

5.5.1 树形搜索的矢量量化系统 109

5.5 降低复杂度的矢量量化系统 109

5.5.2 多级矢量量化系统 110

5.6 有记忆的矢量量化 111

5.7 语音波形的矢量量化 112

5.8 语音参数的矢量量化 114

5.9 小结 116

复习思考题 116

习题 116

参考文献 117

第6章 语音信号编码 118

6.1 概述 118

6.2 语音信号的压缩编码 118

6.2.1 基本原理 118

6.2.2 语音信号的剩余度 119

6.2.3 两种编码方法 120

6.3.1 均匀量化 PCM 121

6.3 脉冲编码调制 121

6.3.2 对数 PCM 122

6.3.3 自适应量化 PCM 124

6.4 自适应预测编码 126

6.4.1 基本的 APC 系统 126

6.4.2 前馈与反馈自适应预测 128

6.4.3 基于音调周期的预测 130

6.4.4 噪声谱形变 131

6.4.5 熵编码 133

6.4.6 差分脉冲编码调制 135

6.5 频域编码 137

6.5.1 自适应变换编码 137

6.5.2 子带编码 140

6.6 QMFB 多相实现 145

6.6.1 正交镜像滤波器组 145

6.6.2 正交镜像滤波器的多相实现 149

6.6.3 抽样率整数变化的抽取器内插器和多相 FIR 实现 150

第7章 线性预测声码器 167

7.1 概述 167

7.2 LPC-10声码器 167

7.2.1 编码器 167

7.2.2 计算声道滤波器参数 RC 168

7.2.3 计算增益 RMS 169

7.2.4 提取基音周期和检测清/浊音 169

7.2.5 参数编码与解码 169

7.2.6 收端译码器 173

7.2.7 LPC-10合成语音与原始语音比较 174

7.2.8 LPC-10声码器存在的问题 174

7.2.9 LPC-10声码器发送比特流 175

7.3 增强型 LPC-10e 声码器 176

7.3.1 激励源的改善 176

7.3.2 基音提取方法的改进 177

7.3.3 声道滤波器参数量化的改进 178

7.3.4 LSF 参数的矢量量化 179

7.4 小结 180

复习思考题 180

参考文献 180

第8章 多脉冲激励及规则脉冲激励线性预测声码器 182

8.1 概述 182

8.2 多脉冲激励线性预测声码器 182

8.2.1 多脉冲激励线性预测的原理 182

8.2.2 最佳激励参数的估值 183

8.2.3 准最优顺序优化 184

8.3 规则脉冲激励线性预测声码器 186

8.3.1 规则脉冲激励线性预测编/解码原理 186

8.3.2 规则脉冲激励序列 186

8.3.3 规则脉冲激励序列最佳相位、幅度估值 187

8.3.4 RPE 编码器的简化算法 188

8.4.1 编码器原理 190

8.4 GSM 13 kb/s RPE-LTP 语音编码 190

8.4.2 GSM 13 kb/sRPE-LTP 语音解码原理 194

8.4.3 GSM 13 kb/s RPE-LTP 的性能与特点 194

第9章 码激励线性预测声码器 206

9.1 概述 206

9.2 CELP 编码原理 206

9.3 CELP 码本搜索算法 208

9.4 语音编码美国联邦标准 FED-STD 1016 209

9.4.1 FED-STD 1016基本原理 209

9.4.2 随机码本(固定码本) 210

9.4.3 自适应码本 211

9.4.4 自适应码字的编码 212

9.4.5 自适应码字增益 214

9.4.6 FED-STD 1016 CELP 编码器特征 214

9.5.1 LD-CELP 编/解码器原理 215

9.5 CCITT 16 kb/s 语音编码标准 G.728 215

9.5.2 加窗 216

9.5.3 知觉加权滤波器 217

9.5.4 综合滤波器 217

9.5.5 后向预测适配器 218

9.5.6 后向矢量增益适配器 218

9.5.7 码本搜索方式 219

9.5.8 同步及带内信号 224

9.5.9 后置滤波器 225

9.5.10 性能 226

9.6 VSELP 声码器原理 226

9.6.1 VSELP 编/译码器 226

9.6.2 VSELP 激励码本搜索过程 226

9.6.3 VSELP 激励矢量增益量化 229

复习思考题 231

9.7 小结 231

9.6.4 VSELP 编码方案性能及特点 231

参考文献 232

第10章 对结构代数码激励线性预测语音压缩编码 233

10.1 概述 233

10.2 ITU-TG.729概述 233

10.2.1 编码 234

10.2.2 解码 235

10.2.3 延时 235

10.3 编码器原理 235

10.3.1 预处理 235

10.3.2 线性预测分析和量化 235

10.3.3 知觉加权 241

10.3.4 脉冲响应的计算 242

10.3.5 目标信号的计算 243

10.3.6 自适应码本搜索 243

10.3.7 固定码本的结构和搜索 245

10.3.8 增益的量化 248

10.3.9 修改存储器 249

10.4 解码器功能说明 249

10.4.1 参数解码过程 251

10.4.2 后置处理 252

10.4.3 编码器和解码器的初始化 254

10.4.4 隐蔽的帧删除 254

10.5 小结 255

复习思考题 255

参考文献 256

第11章 多带激励声码器 257

11.1 概述 257

11.2 多带激励语音模型 257

11.3 多带激励语音分析 260

11.3.1 基音估计及各次谐波幅度 261

11.3.2 谐波频带内 V/U 判决 263

11.3.3 实际时域计算 264

11.4 多带激励语音合成 271

11.5 小结 273

复习思考题 273

参考文献 274

第12章 混合激励线性预测声码器 275

12.1 概述 275

12.2 编码器原理 275

12.2.1 预处理 276

12.2.2 基音周期的计算 276

12.2.3 带通声音强度的分析 279

12.2.4 增益的计算 280

12.2.5 线性预测分析 280

12.2.6 非周期性标志 280

12.2.8 量化 281

12.2.7 傅氏级数幅值的计算 281

12.2.9 纠错编码 284

12.2.10 发送比特流 285

12.3 解码器原理 286

12.3.1 比特流的解包和纠错 286

12.3.2 增益的抑制 288

12.3.3 参数的插值 289

12.3.4 混合激励的生成 290

12.3.5 自适应谱增强 292

12.3.6 线性预测合成 292

12.3.7 增益的校正 292

12.3.8 脉冲整形滤波 292

12.3.9 合成环路控制 293

12.4 小结 293

参考文献 294

附录 英汉名词对照 295