有哪些新的语音信号编码方法
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发布时间：2022-05-09 21:55
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时间：2023-10-23 10:28
20世纪80年代至今，不仅声码器和波形编码器得到了很大发展，并且还有一种全新的*性编码方法被普遍推广，这类编码器叫混合编码器。这种编码器在传送器中对给定编码结构的所有可能性进行综合，找出输人语音的最好编码形式，并从这些可能性中发现输入语音的最优主观匹配，然后用数码表示这种主观匹配并发送到接收器。利用线性预测、VQ、A－B－S、感觉加权、后滤波等技术得到的多脉冲激励线性预测（MPELP，Multi Pulse Enspirit LinePrognosticate），规则脉冲激励线性预测（RPELP，Rule Pulse Enspirit Line Prognosticate），码本激励线性预测（CELP，Code Enspirit Line Prognosticate） 编码速率达到8～16Kbit／s甚至更底，其话音质量高、编码速率低，但算法复杂。
近年来，ITU－T在多媒体数字通信方面（包括电视会议等）制定了一系列国际标准（按ITU的说法是建议）。
表1 ITU－T多媒体会议标准（基本模式）
在现有的网路设施条仵下，H．320和H．323比较适用的标准。H．320的基本音频模式是G．711 log-PCM（对数脉码调制）编码解码器，它是一种简单的8kHz采样频率对数脉码调制模式，长期以来它都是数字电话网络主要的编码方法（长途电话尽管起源于模拟电话，现在长途电话在数字网络上传输）。
G．711定义为8位编码，速率为64Kbit／s，但在H．320中采样截短为6或7比特位，因为速率相应变为48Kbit／s或56Kbit／s。G．711提供了出色的长话音质窄带（3kHz音频带宽）语音、不太明显的编解码延迟（低于1ms）以及非常低的实现复杂性。为了提供与普通G．711音频电话的兼容性，所有的H．320呼叫在H．221 FAS和BAS信道中进行同步初始化和模式协商时开始发送和接收G．711音频。
G．711有很多优点，但是G．711指定了两个不同的编码A律和μ律，在采用G．711标准的区域，不同地方使用上述两种不同的方法。CCITT不能达成统一的编码方法。结果是H．320系统必须由远端在每次呼叫开始时自动发现使用的编码律，或者避免使用音频直到H．320控制过程能用来建立另一音频模式。而且，G．711因为它的低复杂性和与普遍电话的兼容性成为H．320的基本音频模式，但与其他H．320音频模式相比在使用带宽方面它是效率低下的。如果转到其他音频模式下节省的数据带宽可用来传送更多的视频位，将使H．320视频质量有很大不同，特别是在普通的2－B（128Kbit／s）H．320呼叫上。
鉴于G．711语音压缩协议本身的一些缺点，人们一直在找一种替代它的协议，现在已经开始用的有G．722协议和G．728协议。
G．728是目前H．320中用得较多的窄带音频模式。它是基于通常的8kHz窄带采样和5个采样（0．625ms）的音频帧的低时延码本激励线性编码（LD－CELP），比特率为16Kbit／s，提供很好的长话音质，总延迟为大约1．875ms。
在现有网络条件下，需要一个窄带音频模式，但是又要有相当好的语音质量。 最近建立的8Kbit／s电话标准真正提高了该速率下的语音品质并改善了复杂性，这种编码器在某种程度上是一个突破，因此它的严格规范使性能达到或超过了32Kbit／s的G．726 ADPCM，但速率仅为8Kbit／s。ITU G．729 SKbit／s标准在性能上不亚于G．726，其算法延时少于16ms，随机误码和背景噪声的性能都不低于G．726，具有与自身的非同步串联能力。比如说，两级串联的性能不低于G．726四级串联的性能，达到这个水平的编码称为共扼结构代数码激励线性预测（CS～ACELP），它采用特殊的码本结构简化码本查找。
由于G．729的优点突出，特别适合目前网络条件，因此其在多媒体会议中的应用越来越受到重视。G．729的算法被称作共轭结构代数码激线性预测（CS－ACELP，ConjugateStructuredˉAlgebraic Code Excited Linear Predictive），它构成了G．729标准的基础。CS－ACELP在标准PCM或线性PCM的话音采样基础上，每10ms生成一个10字节长的话音帧。对于每一个语音帧提取CELP模型参数，再对这些参数在编码后以每帧80bit进行信道传输，在解码端，接收到的比特流通过激励码本解码成相应的CELP参数，再通过短时综合滤波器和长时综合滤波器重建语音帧，最后经过后向滤波进行语音增强。
该算法提供了优秀音质，且延时很小。CS－ACELP也是为先进的定点运算数字信号处理器设计的，因为它要求强大的运算处理能力。CS－ACELP编码步骤的方框图如图1所示。
