【3GPP中EVS音频编解码器的理论基础概述2900字】

13GPP中EVS音频编解码器的理论基础概述目录 3 5 71.1EVS音频编解码概述什么是EVS?EVS(EnhanceVoiceServices)增强型语音服务：●下一代3GPP语音会话编码●VoLTE是一个关键的目标应用●可以在其他网络中的应用●拥有AMR-WB互操作模式●第12版工作项目在第三代合作伙伴计划中，位于研究项目TR22.813之前●支持超宽带语音(32kHz采样),用于改善语音质量●源控制可变比特率操作，用于提高容量●提高音乐播放性能●宽比特率范围和所有带宽，实现最大灵活性2.1.2标准化实现过程1.2语音生成系统2图1.1:显示声道最重要部分的图示的共振频率定义，如第1.3节所示。1.1.2清音表1.1:清音的分类声音举例爆破音气流完全停止了片刻，然后突然释放。人，猫，帽子鼻音鼻子摩擦音嘈杂声在声道中的小开□中产生脸塞擦音从停下来开始，变成一个摩擦音追赶狩猎颤音一次或多次收缩声道快速转动3流音与摩擦音类似，但噪音较小。水旁流音舌头阻碍气流，空气在舌头的两侧传播如前所述，当声道部分或完全阻塞，阻碍气流自然通过时，就会产生清这些声音可以根据产生的阻塞和声道的哪个部分产生来分类。表1显示了这些声1.4代数码本激励线性预测编码代数码本激励线性预测(ACELP)是一种源自CEL解码器提取相应的码本用作激励。ACELP使用包括代数码本在内的相同结构来表示LPC残差，这意味着获得码本的显著减少的重要一步。在图1.2中，可以看到ACELP编码器的更精确的表示：●分析输入信号，以便提取帧的低通滤波器系数。这些系数被量化，因为●然后通过低通滤波器系数对存储的先前激励进行滤波。●从输入中减去这个重构的信号，得到的误差信号，称为创新，将被编码和传输。●感知加权滤波器根据人类听觉的特征对创新信号进行整形，以便将编码●使用误差最小化标准来执行码本搜索，以便找到与目标最相似的码本。●两种不同的码本用来表示信号。其中之一(自适应码本)包含定义浊音音●然后，两个码本按各自的增益进行缩放，并添加到下一帧的处理中。4++最终包含在传输比特流中的数据有：●法典的收获。QuaQuantized一图1.3:ACELP解码器的框图图1.3显示了ACELP解码器结构，比编码器简单得多。传输的比特流包含5编码器的最后一部分，在这里，信号被解码以获得创新：●从比特流中提取基音延迟和创新码本索引，并且相应的码本将形成帧激●每个码本按其自身增益进行缩放，两者相加形成总激励。●该激励由量化的低通滤波器系数滤波，以获得输出信号。●该输出信号通常通过后处理滤波器，以消除不想要的伪像。波的残差，以便在编码器中使用该残差的频谱特性。图1.4显示了TCX编码器的基本结构。首先利用低通滤波器系数提取语音因为它对压缩伪像更有效。类似于编码器部分，图1.5表示一个简单的TCX解码器。比特流中包含的激励信息在变换域中，因此解码算法需要对变换进行逆变换，以重构LPC残差。然后，音调和频谱包络的影响再次相加，最后一个后置滤波器减少不需要的伪像。6本文中实现的算法遵循TCX方案，因为它们将创新码本的目标向量变换到不同的域中，在该域中编码将更加有效。然而，如第2节所示，EVS编解码器已经实现了基于TCX的编码器，因此将解释其功能，以便理解其与本论文目标之间的差异。如图1.6所示，从信号中提取了LPC系数和音调信息；但的比特率下，位于MDCT的TCX使用基于上下文7oNoiseflloNoisefllFDNS-¹如图1.7所示，解码器结构遵循与逆TCX相同的模式，其中应用于编码器中输入信号的所有处理必须反转，并以相反的顺序应用，以便重建原始信号。基于低通滤波器的编解码器参数化频谱包络和基频信息，并将其从信号中减去，留下具有类似于噪声行为的激励信号。然而，基频和频谱包络的影响没有完全消除，因此激励信号在其样本之间仍将具有一定程度的相关性。对于许多编码算法来说，帧中样本之间的这种相关性是一个问题。这些系统认为创新码本的目标向量中的样本是去相关的，这使得它们的性能在比特消耗方面次优。ACELP编解码器现在使用更复杂的编码算法，这些算法试图利用这种相关性来对目标向量进行更好的量化，并搜索相应的码本，但这转化为更高的计算复杂度。本论文的目的是研究其他算法的使用，这些算法将创新目标转换到样本去相关的不同域中。这样，一旦样本被去相关，就有可能使用更简单的编码器。在解码部分，只需要反转变换就可以得到编码后的残差。根据它们的性质，本文考虑了四种不同的变换。第一个变换是托普利兹矩阵的范德蒙分解，如中所解释的。离散傅立叶变换和离散余弦变换是另外两种变换，最后一种是作为奇异值分解应用的卡尔洪恩-洛维变换。一方面，奇异值分解提供了信号的完全去相关，因为根据定义，它可以将激励的自相关矩阵转换成对角矩阵。然而，奇异值没