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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 VoIP8

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PCM108

4.2.2误码引起的信号失真109

4.2.3非均匀量化PCM110

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.722142

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