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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 语音编码的应用1

1.3 语音编码的分类2

1.3.1 按编码方法分类2

1.3.2 按编码速率分类3

1.3.3 按编码语音带宽分类3

1.3.4 按编码信号所在域分类3

1.4 语音编码的硬件与系统4

1.5 语音编码的发展趋势4

1.6 全书的组织5

参考文献5

第2章 语音编码的声学基础6

2.1 语音信号的时域波形6

2.2 语音的产生机理与模型7

2.2.1 肺与喉8

2.2.2 声道9

2.2.3 语音信号的产生模型9

2.3 语音信号的声学特性10

2.3.1 语音信号的分类10

2.3.2 基音与四声11

2.4 人耳听觉特性12

2.4.1 正常人的听域与听阈12

2.4.2 响度级（Loudness Level）和响度（Loudness）12

2.4.3 音调14

2.4.4 掩蔽效应（Masking Effect）14

2.4.5 言语听觉15

参考文献17

第3章 语音编码中的数字分析技术18

3.1 短时分析技术基础18

3.1.1 预滤波、采样、A/D变换18

3.1.2 存储和加窗18

3.2 短时能量、短时平均幅度和短时过零率19

3.3 短时自相关函数和短时频谱19

3.4 短时基音周期分析21

3.5 语谱图分析24

3.6 线性预测分析25

3.6.1 线性预测分析的基本概念26

3.6.2 线性预测分析的求解29

3.6.3 德宾（Durbin）递推算法31

3.6.4 LPC模型阶数P和激励增益G的确定40

3.7 各种LPC参数以及它们之间的关系41

参考文献48

第4章 语音编码中的矢量量化技术49

4.1 概述49

4.2 矢量量化的基本原理49

4.2.1 矢量量化的定义49

4.2.2 矢量量化的评价指标51

4.2.3 矢量量化的关键技术52

4.3 矢量量化器53

4.3.1 穷尽搜索矢量量化器53

4.3.2 多级矢量量化器53

4.3.3 分裂矢量量化器55

4.3.4 分类矢量量化器56

4.3.5 形状-增益矢量量化器57

4.3.6 预测矢量量化器58

4.3.7 有限状态矢量量化器59

4.4 矢量量化的码本设计60

4.4.1 LBG算法60

4.4.2 模拟退火码本设计算法62

4.4.3 其他码本设计算法63

4.5 矢量量化的码字搜索63

4.5.1 部分失真搜索算法64

4.5.2 基于不等式的快速搜索算法64

4.5.3 带有时变加权的快速搜索算法67

4.6 矢量量化的码字索引分配70

4.6.1 基于BSA的码字分配算法70

4.6.2 基于模拟退火的码字分配算法71

4.7 LSF参数的矢量量化71

4.7.1 P-MSMQ算法72

4.7.2 带有级问预测的多级矩阵量化算法74

4.7.3 带有级间预测的多级码本联合优化76

4.8 多参数多模式码本尺寸联合调整78

4.8.1 矢量参数多模式量化78

4.8.2 参与码本尺寸联合调整的参数79

参考文献84

第5章 语音编码的评价指标86

5.1 评价语音编码的考虑要素86

5.1.1 说话人和语种86

5.1.2 信号能量87

5.1.3 背景噪声87

5.1.4 多次转接88

5.1.5 信道误码88

5.1.6 非语音信号88

5.2 语音编码的主观测量89

5.2.1 音质评价方法89

5.2.2 可懂度评价方法90

5.3 语音编码的客观测量90

5.3.1 信噪比与谱失真90

5.3.2 PSQM与PESQ91

5.4 语音编码的复杂度和时延91

参考文献92

第6章 语音信号的波形编码94

6.1 语音信号的标量量化94

6.1.1 均匀量化96

6.1.2 非均匀量化98

6.1.3 自适应量化105

6.2 自适应差分脉冲编码110

6.2.1 DPCM的工作原理110

6.2.2 自适应预测114

6.2.3 CCITT G721高质量32 kb/s ADPCM116

6.2.4 镶嵌式ADPCM122

6.3 变换域编码124

6.3.1 概述124

6.3.2 最佳正交变换——KLT130

6.3.3 离散余弦变换（DCT）132

6.3.4 自适应比特分配134

参考文献136

第7章 语音信号的参数编码138

7.1 线性预测编码的基本原理138

7.2 LPC-10声码器139

7.3 LPC-10e声码器144

7.3.1 激励源的改善144

7.3.2 基音提取方法的改进147

7.3.3 声道滤波器参数量化的改进147

7.3.4 LSF参数的矢量量化148

7.4 本章小结149

参考文献149

第8章 语音信号的混合编码151

8.1 混合编码的基本原理151

8.1.1 合成分析法ABS（Analysis By Synthesis）151

8.1.2 感觉加权滤波器151

8.1.3 中、低速率混合编码153

8.2 多脉冲及规则脉冲激励线性预测声码器（MPLPC及RPE-LPC）154

8.2.1 多脉冲线性预测声码器154

8.2.2 规则脉冲激励线性预测声码器（RPE-LPC）158

8.3 码激励线性预测声码器（CELP）168

8.3.1 CELP编码算法168

8.3.2 CELP码本搜索算法169

8.3.3 美国政府标准4.8 kb/s CELP声码器FED-STD-1016170

8.3.4 美国EIA/TIA 8 kb/s VSELP声码器173

8.3.5 16 kb/s短延时码激励线性预测（LD-CELP）声码器178

参考文献183

第9章 低速率语音编码185

9.1 波形插值编码185

9.1.1 波形插值编码原理186

9.1.2 特征波形的提取186

9.1.3 特征波形的描述186

9.1.4 特征波形的对齐188

9.1.5 特征波形的量化189

9.1.6 特征波形的重建和线性预测合成190

9.2 正弦变换编码192

9.2.1 STC编码参数的提取192

9.2.2 STC编码合成算法194

9.2.3 正弦变换的低速率编码模型195

9.3 混合激励线性预测编码196

9.3.1 MELP编码器原理196

9.3.2 MELP编码参数量化199

9.3.3 MELP解码器原理201

9.3.4 MELPe算法204

9.4 正弦激励编码204

9.4.1 SELP编码器原理204

9.4.2 SELP模型参数分析算法205

9.4.3 SELP解码器原理207

9.5 多带激励编码209

9.5.1 多带激励语音模型209

9.5.2 多带激励语音模型参数的提取210

9.5.3 多带激励语音合成217

9.6 极低速率语音编码219

9.6.1 速率在400～1200 b/s左右的编码技术220

9.6.2 速率在150～300 b/s左右的编码技术223

9.7 低速率语音编码展望224

参考文献225

第10章 宽带语音编码228

10.1 概述228

10.2 子带编码229

10.2.1 子带编码工作原理229

10.2.2 子带编码的比特分配231

10.2.3 整数带滤波器组233

10.2.4 正交镜像滤波器组235

10.3 G.722宽带语音编码238

10.3.1 G.722编码器原理239

10.3.2 G.722解码器原理240

10.4 频带扩展（BWE）技术242

10.5 联合语音音频编码（USAC）244

10.5.1 USAC的组合型算法244

10.5.2 USAC的统一型算法245

10.6 宽带语音编码展望246

参考文献246

第11章 变速率语音编码247

11.1 变速率语音编码的发展现状247

11.2 变速率语音编码的相关技术248

11.2.1 语音端点检测技术（VAD）248

11.2.2 速率判决技术252

11.2.3 差错隐藏技术253

11.2.4 舒适噪声生成技术256

11.3 AMR变速率语音编码259

11.3.1 AMR编码器原理259

11.3.2 AMR参数表示及量化263

11.3.3 AMR解码器原理269

11.3.4 AMR帧结构272

11.4 变速率语音编码展望272

参考文献273

第12章 嵌入式语音编码274

12.1 概述274

12.2 嵌入式语音编码的发展现状275

12.3 嵌入式语音编码的有关理论275

12.3.1 设计理念与编码器的最优性276

12.3.2 分层矢量量化278

12.4 嵌入式语音编码的实现279

12.4.1 嵌入式DPCM编码279

12.4.2 嵌入式CELP编码280

12.4.3 现有的CELP编码的嵌入式扩展281

12.4.4 嵌入式参数量化282

12.5 嵌入式语音编码标准G.729.1282

12.5.1 G.729.1编码器原理283

12.5.2 G.729.1解码器原理287

12.5.3 G.729.1性能分析287

12.5.4 G.729.1应用：宽带电话系统288

12.6 嵌入式语音编码在网络中的应用要素289

12.6.1 伸缩性的实现和利用289

12.6.2 非等重错误保护及加密291

12.7 嵌入式语音编码展望291

参考文献292

第13章 语音编码的关联技术293

13.1 语音增强293

13.1.1 语音增强算法的基本原理与分类293

13.1.2 基于短时谱估计的语音增强算法294

13.2 回声抵消298

13.2.1 电学回声抵消299

13.2.2 声学回声抵消300

13.2.3 回声抵消中的语音检测302

13.3 语音通信的同步303

13.3.1 帧同步系统303

13.3.2 帧同步系统的进一步改进306

13.4 语音通信的抗信道误码方案306

13.4.1 信道编码307

13.4.2 差错检测与恢复313

13.5 网络语音通信的抗丢包方案315

13.5.1 语音算法的丢包鲁棒性316

13.5.2 多描述语音编码316

13.5.3 滑动窗算法317

13.5.4 交织及前向纠错技术318

13.5.5 丢包隐藏技术318

13.6 本章小结318

参考文献318

第14章 语音编码系统的硬件实现320

14.1 概述320

14.2 数字信号处理器320

14.3 基于DSP的语音编码系统设计321

14.3.1 TMS320C54X/55X系列数字处理芯片322

14.3.2 语音编码系统硬件平台的组成322

14.3.3 硬件平台的音频接口电路323

14.3.4 硬件平台的控制电路324

14.3.5 语音编码系统低功耗设计327

14.4 DSP开发工具与开发环境328

14.4.1 DSP开发工具328

14.4.2 DSP开发环境329

14.5 DSP软件编程技巧329

14.5.1 DSP软件定点化329

14.5.2 DSP软件优化332

参考文献334

第15章 语音编码的标准335

15.1 语音编码的国际标准335

15.2 语音编码的区域或行业标准337

15.2.1 北美标准化组织337

15.2.2 欧洲标准化组织338

15.2.3 日本标准化组织339

15.2.4 中国标准化组织340

15.2.5 第三代合作伙伴计划（3GPP,3GPP2）340

15.2.6 国际海事卫星组织341

15.2.7 保密通信标准342

15.3 VOIP中应用的语音编码算法342

15.3.1 iLBC算法343

15.3.2 iSAC算法343

15.3.3 Speex算法344

15.3.4 SILK算法344

参考文献345