ГОУВПО «Московский Энергетический Институт(Технический Университет)»Кафедра Радиотехнических систем

Кодирование источника
Канал связи
С [бит/с]
01011010110101
01011010110101
RB [бит/с]
RB [бит/с]
При RВ ≤ С возможна передача без ошибок
При RВ > С передача без ошибок не возможна
Основная задача кодера источника – сокращение избыточности, содержащейся в сигнале. Формирование сжатого сигнала.

Цели и задачи работы
Провести обзор алгоритмов сжатия речи;
Провести сравнительный анализ способов сжатия речи;
Изучить работу речевого кодека с линейным предсказанием (Linear Predictive Coding) ;
Разработать аппаратно-программную модель LPC-кодека;
Выбрать параметры модели в соответствии с критерием минимизации скорости цифрового потока на выходе кодера при условии сохранения естественного звучания речи.

Обзор алгоритмов сжатия речи

Алгоритм вокального кодирования
РТ - речевой тракт
Речь
Анализ параметров РТ
Передаваемые параметры РТ
Канал связи
Построение модели РТ. Синтез речи
Передаваемые параметры РТ
Речь
Вокодер – от англ. «voice coder», кодировщик голоса, устройство синтеза речи на основе произвольного сигнала с богатым спектром.

Сравнительная характеристика алгоритмов сжатия речи

Вокодер с линейным предсказанием
ГЕНЕРАТОР ИМП.
ГЕНЕРАТОР ШУМА
Цифровой фильтр с переменными параметрами
Период ОТ
Тот [с]
Усиление G
Параметры РТ {Ai}
Синтезированная речь
Кадр анализа – интервал квазистационарности речевого сигнала. Длительность интервала анализа 10…30 мс.

LPC-вокодер. Определение коэффициентов цифрового фильтра
r[s(n),s(n-1)]= 0,75 … 0,95
Ai - коэффициенты предсказания
r – нормированный коэффициент корреляции
R(j) – оценка функции автокорреляции
p – порядок предсказателя

LPC-вокодер. Определение функции возбуждения

Компьютерная модель LPC-кодека
Состав компьютерной модели цифровой системы передачи речи:
Аппаратная часть модели
Программная часть модели
LPC_CODER.m
DS_KANAL.m
LPC_DECODER.m

Программный модуль кодера
Вычисление АКФ сегмента
Вычисление коэффициентов ЦФ
Вычисление усиления
Выделение признака «шум-тон» и анализ периода ОТ
Нормировка и центрирование сигнала →
Длительность интервала анализа: 10…30 мс →

Программный модуль кодера

Программный модуль канала

Программный модуль декодера

Оценка скорости цифрового потока на выходе кодера
Частота ОТ – 7 бит Усиление сигнала – 5 бит
Коэффициенты фильтра - 4·K_pr бит

Результаты моделирования

Выводы по работе
Проведен обзор существующих алгоритмов сжатия речи;
Приведена сравнительная характеристика основных способов речевого кодирования;
Разработаны математические модели речевого кодека с линейным предсказанием;
Создана аппаратно-программная модель LPC-вокодера;
Проведена оптимизация разработанной компьютерной модели в соответствии с критерием минимизации скорости цифрового потока на выходе кодера при условии сохранения естественного звучания восстановленной речи.