Вокодер LPC1200 на 1.2 кбит/с

Разработчики для скорости 1200 бит/с выбрали вокодер с линейным предсказанием.

Структурно вокодер состоит из двух частей. Первая часть - анализатор, функции которого заключаются в выделении текущих параметров речевого сигнала и их упаковке в кадр соответствующего формата.

Вторая часть - синтезатор по принятому кадру восстанавливает с некоторой ошибкой параметры текущего фрагмента сигнала и с их помощью воспроизводит синтетическую речь.

Цифровой сигнал поступает на предыскажающий фильтр (1-0.9375*z-1) и далее из него посредством полусинхронной с основным тоном процедуры выделяется фрагмент анализа. Предыскажение, кроме компенсации высокочастотной части спектра речевого сигнала, служит для снижения необходимой точности вычислений.

Полусинхронная с основным тоном процедура выделения фрагмента анализа заключается во взвешивании фрагмента треугольным окном переменной длины, зависящей от текущего основного тона. Треугольное окно в данном варианте алгоритма располагается в центре фрагмента. После получения фрагмента анализа коэффициенты линейного предсказания вычисляются путем использования ковариационного метода. Выбор ковариационного метода (среди двух возможных: автокорреляционного и ковариационного) обусловлен тем, что длина фрагмента анализа определяется основным тоном, а при возможных малых значениях длины фрагмента автокорреляционный метод даст значительные искажения текущего спектра сигнала.

Оценка периода основного тона производится по алгоритму, основанному на базе метода Голда-Рабинера.

В канал связи передаются квантованные логарифмы отношения площадей (LAR). При этом квантование производится по неравномерным квантователям. Значение LAR1 на вокализованных и шумовых фрагментах квантуются различными квантователями.

В синтезаторе производится задержка на 1 кадр, поэтому сглаживание канальных ошибок производится на основе принятых параметров из трех текущих кадров - прошлого, настоящего и будущего. Степень сглаживания параметров зависит от числа детектированных канальных ошибок. При увеличении числа ошибок в канале степень сглаженности возрастает.

Сглаженные параметры после интерполяции поступают на синтезирующий фильтр. В настоящем алгоритме приняты следующие правила для интерполяции:

• LAR на вокализованных фрагментах интерполируются на каждом периоде основного тона;

• Основной тон линейно интерполируется на каждом периоде сигнала;

• LAR не интерполируются на невокализованных фрагментах.

В качестве возбуждения на невокализованных фрагментах используется белый шум, а на вокализованных - импульсный отклик фазового звена.

Синтезирующий фильтр реализуется в прямом виде. Его коэффициенты представлены с 16-разрядной точностью. Выходной сигнал пропускается через фильтр, обратный предыскажающему, и после цифро-аналогового преобразования синтетический сигнал поступает на выход.

Более подробное описание алгоритма речевого кодирования LPC1200 на скорости 1200 бит/с можно найти в:

• Linear-Rrediction Vocoder for Speech Transmission with 2.4(1.2) kbit/sec rate, St.Petersburg State University of Telecommunication DSP Center, St.Petersburg, 1994

• Implementation of HF Modem for Digital Data Transmission, St.Petersburg Bonch-Bruevich State University of Telecommunication DSP Center, St.Petersburg, 1996

[наверх] [на главную]

Реализация для ЦПОС семейства TMS320C3x

Алгоритм реализован для ЦПОС семейства TMS320C3x фирмы Texas Instruments.

Реализация удовлетворяет следующим требованиям:

• функционирует в режиме реального времени;
• совместима со всеми ЦПОС в рамках семейства TMS320C3x

Ресурсоемкость реализации для TMS320C3x

[наверх] [на главную]

Звук

По следующим звуковым файлам вы сможете оценить качество алгоритма LPC1200:

[наверх] [на главную]

Документация

Можно получить подробную документацию по представленным реализациям алгоритма LPC1200, описание API реализации, подробные инструкции по встраиванию алгоритма в систему обработки речевых сигналов:
LPC1200 для TMS320C3x (формат Word)

[наверх] [на главную]

Использовались материалы сайта http://www.dsp.sut.ru.