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第1章 概论 1

1.1语音编码的目的 1

1.2语音编码的性能指标 2

1.2.1语音质量 2

1.2.2比特率 3

1.2.3延时 4

1.2.4算法复杂度 5

1.3语音编码的基本方法 6

1.4网络通信应用中的语音编码问题 8

1.4.1 VoIP 8

1.4.2嵌套编码和多模编码 8

1.4.3信源和信道联合编码 9

1.5语音编码标准 10

1.5.1语音编码标准化组织 10

1.5.2广泛应用的语音编码标准 11

1.5.3语音编码标准的主要性能指标和应用领域 13

1.6语音编码研究动态 21

1.7展望 22

习题 22

第2章 语音信号 24

2.1语音的产生过程及其模型 24

2.1.1人类的语音器官 24

2.1.2人类语音的产生过程 25

2.1.3共振峰频率和基音频率 25

2.1.4描述语音产生过程的离散时间信号模型 26

2.2语音信号的特性 27

2.2.1语音的声学特性 27

2.2.2语音信号的波形 28

2.2.3语音信号的统计特性 29

2.3人类的听觉功能 32

2.3.1人的听觉器官 32

2.3.2耳蜗的构造 33

2.3.3耳蜗的功能 34

2.3.4等响度曲线 35

2.3.5音调 37

2.3.6临界频带 37

2.3.7听觉掩蔽效应 40

习题 43

第3章 数字语音编码的基本技术 45

3.1语音信号的数字化 45

3.1.1反混叠失真滤波和取样 45

3.1.2量化 46

3.1.3量化定理 49

3.1.4量化误差的统计特性 53

3.1.5信号与量化误差的相关性 54

3.1.6高频颤动 56

3.1.7量化噪声谱整形技术 59

3.2数字语音信号的短时时域处理 62

3.2.1短时能量 62

3.2.2短时平均幅度 65

3.2.3短时平均过零率 65

3.2.4短时自相关函数 65

3.2.5短时平均幅度差函数 66

3.2.6语音段起止点判别 66

3.3语音信号的短时傅里叶变换 67

3.3.1窗函数对短时谱的影响 67

3.3.2短时傅里叶变换的线性滤波实现 69

3.4语音信号的线性预测分析 69

3.4.1线性预测原理 69

3.4.2线性预测的规范方程 71

3.4.3求解线性预测方程的两种常用方法 72

3.4.4 Levinson-Durbin算法 74

3.4.5线性预测系数与反射系数的相互转换 77

3.4.6协方差法 78

3.4.7格形滤波器 81

3.4.8 Burg算法 83

3.4.9线性预测的Schur迭代算法 84

3.4.10线性预测的其他参数表示 92

3.5语音信号的矢量量化 96

3.5.1矢量量化的基本原理 96

3.5.2失真度 96

3.5.3码本的设计 97

3.5.4搜索码本的方法 101

习题 103

第4章 波形编码 107

4.1概述 107

4.2脉冲编码调制 108

4.2.1均匀量化PCM 108

4.2.2误码引起的信号失真 109

4.2.3非均匀量化PCM 110

4.2.4 μ律压扩器 111

4.2.5 A律压扩器 113

4.2.6 μ律PCM和A律PCM的编码规则 114

4.2.7对数PCM与线性PCM间的转换 116

4.2.8实现PCM编解码的集成电路芯片 118

4.3差分脉冲编码调制 119

4.3.1 DPCM的基本原理 120

4.3.2预测信号x（n）的产生方法 121

4.3.3 DPCM的信号-量化噪声比 121

4.4增量调制 123

4.4.1增量调制工作原理 123

4.4.2增量调制性能分析 124

4.5自适应量化 125

4.5.1自适应量化的基本原理 125

4.5.2语音信号方差的估算 126

4.5.3自适应量化对信噪比的改善 127

4.6自适应差分脉冲编码调制 128

4.6.1前馈自适应和反馈自适应预测 128

4.6.2自适应差分脉冲编码调制的基本原理 129

4.6.3 ADPCM系统的性能 130

4.7子带编码 133

4.7.1离散时间信号的减取样和增取样 133

4.7.2短时傅里叶变换的滤波器组分析方法 137

4.7.3子带编码原理方框图 139

4.7.4双通道正交镜像滤波器组 139

4.7.5宽带语音编码标准G.722 142

4.8变换编码 153

4.8.1变换编码与短时傅里叶变换的关系 153

4.8.2自适应变换编码原理 154

4.8.3酉变换的选择 156

4.8.4变换系数的量化 156

4.8.5比特分配 157

4.8.6谱的参数化和变换编码的自适应 158

4.8.7自适应变换编码设计的典型参数举例 161

习题 163

第5章 声码器 165

5.1声码器工作原理 165

5.2通道声码器和共振峰声码器 166

5.3同态声码器 169

5.3.1卷积同态系统 169

5.3.2复倒谱与倒谱 170

5.3.3语音信号的倒谱分析 170

5.3.4同态声码器原理 173

5.4线性预测声码器 174

5.4.1线性预测声码器的基本原理 174

5.4.2线性预测参数的量化 175

5.4.3线性预测声码器的实例 176

5.5激励源模型 178

5.5.1两状态激励模型 178

5.5.2混合激励模型 179

5.5.3脉冲和噪声混合比例的控制方法 180

5.5.4脉冲位置抖动器 180

5.5.5浊音激励的周期性和脉冲性 182

5.5.6混合激励模型的进一步改进 183

5.5.7采用改进混合激励模型的声码器实例 188

5.5.8残差激励线性预测 189

5.6基音估计 191

5.6.1基音检测的困难 192

5.6.2基音检测算法的类型 192

5.6.3基音检测算法 193

5.7 LPC-10和LPC-10e声码器 196

5.7.1 LPC-10声码器的编码原理 197

5.7.2 LPC-10声码器的解码原理 200

5.7.3 LPC-10e声码器 202

习题 204

第6章 合成分析线性预测编码 205

6.1合成分析线性预测编码原理 205

6.2多脉冲激励线性预测编码器 207

6.2.1多脉冲激励的物理基础 207

6.2.2多脉冲激励信号迭代优化计算过程 208

6.2.3多脉冲激励线性预测编码实例 211

6.2.4 9.6kb/s MPLP编码算法 212

6.3规则脉冲激励线性预测编码 213

6.3.1规则脉冲激励信号的优化过程 214

6.3.2规则脉冲激励信号的优化 214

6.3.3激励信号优化算法的改进 216

6.4 GSM 13kb/s语音编码器 219

6.4.1背景介绍 219

6.4.2 GSM语音编码器工作原理 220

6.4.3 GSM 13 kb/s语音编码器的解码原理 225

6.4.4 GSM 13 kb/s语音编码器的主要性能 226

6.5码激励线性预测编码技术 227

6.5.1概述 227

6.5.2 CELP编码器基本原理 228

6.5.3传统CELP编码器的码本搜索算法 230

6.6 CELP编码器搜索最优激励码矢的快速方法 234

6.6.1矩阵奇异值分解搜索方法 234

6.6.2频域搜索方法 235

6.6.3自相关搜索方法 236

6.6.4稀疏矢量搜索方法 237

6.6.5谱分类搜索方法 240

6.6.6利用代数码、短激励序列和树码加快码本搜索 241

6.7 CELP编码器中预测器参数的计算 242

6.7.1计算预测器参数的通用模型 242

6.7.2共振峰预测器参数的计算 245

6.7.3基音预测器参数的开环计算方法 246

6.7.4修正协方差法 248

6.7.5共振峰预测器和基音预测器的计算顺序 250

6.7.6长时合成滤波器的稳定性分析 252

6.7.7基音周期（或基音滞后时间）的估计 253

6.7.8基音预测器参数的闭环计算方法 255

6.8基音预测器与共振峰预测器的开环联合优化 257

6.8.1组合结构联合优化方法 258

6.8.2级联结构联合优化方法 258

6.8.3开环联合优化滤波器的性能 261

6.8.4开环联合优化中的稳定性问题 263

6.8.5最小相位开环计算联合优化方法 263

6.9基音预测器与共振峰预测器的闭环联合优化 266

6.10基于维纳滤波的联合优化方法 269

6.10.1开环维纳滤波 269

6.10.2闭环合成分析 271

6.11 FED-STD1016语音编码标准 274

6.11.1基本工作原理 274

6.11.2码本构成方法 275

6.11.3自适应码本编码表 280

6.11.4固定码本和自适应码本的增益的编码 281

6.11.5解码器中的后置滤波器 282

6.11.6 FED-STD1016编码标准的主要性能指标 282

6.12 G.728语音编码标准 283

6.12.1 G.728的编码和解码原理 283

6.12.2 G.728的解码器 292

6.12.3 G.728编解码器中各种计算的时间安排 297

习题 299

附录A英文缩略词中英文对照表 302

参考文献 305