基于MATLAB的MELP语音编码实验分析和处理.docxVIP

第15卷第2期柳州职业技术学院学报V01．15No．22015年4月JOURNAL OF UUZHOU VOCATl0NALTEEHNICAL COLLEGEApr．201 5[理工农学研究]基于MATLAB的MELP语音编码实验分析和处理覃日娜(柳州职业技术学院，广西柳州545006)摘要：本文首先简介MELP语言编码原理，然后借助MATLAB这一功能强大的工具，开展语言编码 仿真实验研究，对编解码系统进行功能仿真。文中重点研究仿真实验的开展过程，列出部分关键源代码。 仿真结果表明，合成语音与原始语音很好地拟合，系统编码、解码后的语音质量基本良好。关键词：语音编码；MELP；MATLAB；仿真中图分类号：TN912．3文献标志码：A文章编号：1671—1084(2015)02—0079—05 引言通过查阅大量关于2．4kb／s低速率MELP语音编码算法方面的文献资料．发现大部分文献把重点 放在理论分析层面上，集中研究了如何较好地改进编码算法：而在利用MATLAB软件工具实现 仿真时，大部分现有资料缺少详细的过程描述(即给出关键源代码)，更多的是简述仿真结果，这 对于推广MATLAB软件工具在语音信号处理领域中显得较为欠缺。基于此，本文将利用MAT— LAB软件工具进行语音编码的基础实验，具体阐述实验开展的过程，给出部分源代码，以期促进MATLAB工具在语音信号处理领域的应用。1MELP声码器编码原理简介 MELP声码器在1998年获得美国国防部确定为2．4Kb／s声码器的联邦标准。MELP的采样率是8kHz．每一帧为180个样点，帧长是22．5ms，每帧的量化比特是54．总速率为2．4kb／s。如图1所示，MELP的 编码原理是：语音信号经过数字化后，通过一个四阶的切比雪夫(Chebyshev)高通滤波器。滤除50Hz的直流工频干扰，而此预处理后的语音信号为输入语音信号．且以此作为后续各参数提取的输入信号。输入信号经过小波包变换频带划分处理．就可得之后分析需要用到的各子带信号。接着进行语音参数的提 取、量化、编码和比特流的封装：最后通过通信系统发送出去。2MELP声码器解码原理简介 MELP算法的解码过程是编码过程的逆过程，但不是简简单单的还原过程。在还原过程中，会受噪声图1 MELP的编码过程收稿日期：2015—03—01作者简介：覃日娜，柳州职业技术学院电子信息工程系助教，研究方向：现代信号处理、电工与电子技术。79万方数据对传送数据的影响，使合成语音与原始语音会有所区别，甚至会因噪声对传送数据的破坏，使还合成语音 与原始语音不一样，出现失真现象，需要采取措施来减少影响。比如，去除破坏的数据，通过估计背景噪 声达到抑制噪声的目的，或者对语音采取自适应谱增强、滤波和校正等措施。如图2为MELP的解码详 细过程。妻Hj习吖面磊合成语音傅氏级数幅自适应谱lH LPC合成I I校脉冲整形 值带通主音强)≮度／／＼ 增强l滤波器I l正滤波频率发生器H 整形滤波器LSF’S夕(增益 图2 MELP解码器的原理框图3利用MATLAB工具的仿真实验研究3．1编码和解码系统的流程图 利用MELP声码器的编码和解码原理，画出MATLAB语言程序流程图，如图3、图4所示。滤波帧输入I．．．．．．．．．．．．．．．．．J量化及组帧LSF计算计算机整数基音-雨计算过滤帧参数增益计算子带分析卜刊计算分数基音卜刊判断是否抖动噔警H丽忑卜牺磊磊余量计算I图3语音编码系统的流程图帧读入叫参数解码卜—叫插值运算卜J图4语音解码系统的流程图3．2MATLAB仿真实验程序设计 根据MELP编码算法以及编码、解码的系统流程图，运用MATLAB工具语言．编写出MELP算法的语音编码和解码程序，包括4个主程序和若干个子程序。主程序有编码程序、解码程序、MELP基音检测 程序和小波包变换分频处理的MELP基音检测程序，子程序主要有整数基音周期的计算、分数基音周期 的提取、基音周期的最终计算、带通声音强度的分析、增益的计算、比特流解码、增益的解码和背景噪声 的估计等。下面列举部分子程序的源代码：1)滤波MATLAB中的滤波可调用一个库函数实现，filter。该函数还可以方便地用LPC合成．用法 是Y=FILTER∞，A，X)，用于LPC合成时B为1，A为LPC系数，x为激励信号。2)求预测系数LPCMATLAB中求LPC系数可通过一个库函数(1pc)实现，即A=LPC(X，Ⅻ，X为输人信号，N为所需LPC阶数。 3)求LPC余量信号80万方数据functionf=lpc_residual∞CS，voice，length)lpcs2flipr∞CS)； lpcs2([1pcs，1】)； for i_1：length；f(i)=voice(i：10+i)术lpcs