《21世紀(jì)高等學(xué)校通信類規(guī)劃教材：數(shù)字語音編碼》介紹數(shù)字語音編碼的基本理論、技術(shù)和分析方法，主要內(nèi)容包括：語音編碼發(fā)展概況，語音信號和人的聽覺特性，數(shù)字語音編碼基本技術(shù)，語音波形編碼，聲碼器，合成分析線性預(yù)測編碼。《21世紀(jì)高等學(xué)校通信類規(guī)劃教材：數(shù)字語音編碼》突出介紹多脈沖激勵、規(guī)則脈沖激勵和碼激勵線性預(yù)測編碼，其中又以應(yīng)用最廣泛和最有發(fā)展前途的碼激勵線性預(yù)測編碼為重點。《21世紀(jì)高等學(xué)校通信類規(guī)劃教材：數(shù)字語音編碼》選擇GSM 13 kb/s、G.722、FED-STD1016和G.728等語音編碼標(biāo)準(zhǔn)作為實例進(jìn)行詳細(xì)分析。《21世紀(jì)高等學(xué)校通信類規(guī)劃教材：數(shù)字語音編碼》安排了一定數(shù)量的習(xí)題。《21世紀(jì)高等學(xué)校通信類規(guī)劃教材：數(shù)字語音編碼》可作為高等學(xué)校信息與通信工程學(xué)科各專業(yè)高年級本科生或研究生的教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究人員和工程技術(shù)人員參考。
姚天任，1962年畢業(yè)于清華大學(xué)。華中科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，曾擔(dān)任全國工科電子類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員。著作有《高頻電子線路》（參編，獲全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎）、《數(shù)字信號處理》（普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材）、《數(shù)字語音處理》（獲原電子部優(yōu)秀教材一等獎和湖北省科技進(jìn)步三等獎）、《現(xiàn)代數(shù)字信號處理》（教育部推薦研究生教學(xué)用書）、《數(shù)字信號處理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解》等。完成“數(shù)論變換和多項式變換的理論和應(yīng)用”，“有限環(huán)計算的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究”等4項國家自然科學(xué)基金項目，“藍(lán)綠激光對潛通信”和“激光探潛信息處理”等3項國防科技重點預(yù)研項目，分別獲國家教委科技進(jìn)步一等獎，中船總科技進(jìn)步三等獎。發(fā)表論文百余篇。
第1章 概論
1.1 語音編碼的目的
1.2 語音編碼的性能指標(biāo)
1.2.1 語音質(zhì)量
1.2.2 比特率
1.2.3 延時
1.2.4 算法復(fù)雜度
1.3 語音編碼的基本方法
1.4 網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用中的語音編碼問題
1.4.1 VOIP
1.4.2 嵌套編碼和多模編碼
1.4.3 信源和信道聯(lián)合編碼
1.5 語音編碼標(biāo)準(zhǔn)
1.5.1 語音編碼標(biāo)準(zhǔn)化組織
1.5.2 廣泛應(yīng)用的語音編碼標(biāo)準(zhǔn)
1.5.3 語音編碼標(biāo)準(zhǔn)的主要性能指標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域
1.6 語音編碼研究動態(tài)
1.7 展望
習(xí)題
第2章 語音信號
2.1 語音的產(chǎn)生過程及其模型
2.1.1 人類的語音器官
2.1.2 人類語音的產(chǎn)生過程
2.1.3 共振峰頻率和基音頻率
2.1.4 描述語音產(chǎn)生過程的離散時間信號模型
2.2 語音信號的特性
2.2.1 語音的聲學(xué)特性
2.2.2 語音信號的波形
2.2.3 語音信號的統(tǒng)計特性
2.3 人類的聽覺功能
2.3.1 人的聽覺器官
2.3.2 耳蝸的構(gòu)造
2.3.3 耳蝸的功能
2.3.4 等響度曲線
2.3.5 音調(diào)
2.3.6 臨界頻帶
2.3.7 聽覺掩蔽效應(yīng)
習(xí)題
第3章 數(shù)字語音編碼的基本技術(shù)
3.1 語音信號的數(shù)字化
3.1.1 反混疊失真濾波和取樣
3.1.2 量化
3.1.3 量化定理
3.1.4 量化誤差的統(tǒng)計特性
3.1.5 信號與量化誤差的相關(guān)性
3.1.6 高頻顫動
3.1.7 量化噪聲譜整形技術(shù)
3.2 數(shù)字語音信號的短時時域處理
3.2.1 短時能量
3.2.2 短時平均幅度
3.2.3 短時平均過零率
3.2.4 短時自相關(guān)函數(shù)
3.2.5 短時平均幅度差函數(shù)
3.2.6 語音段起止點判別
3.3 語音信號的短時傅里葉變換
3.3.1 窗函數(shù)對短時譜的影響
3.3.2 短時傅里葉變換的線性濾波實現(xiàn)
3.4 語音信號的線性預(yù)測分析
3.4.1 線性預(yù)測原理
3.4.2 線性預(yù)測的規(guī)范方程
3.4.3 求解線性預(yù)測方程的兩種常用方法
3.4.4 Levinson-Durbin算法
3.4.5 線性預(yù)測系數(shù)與反射系數(shù)的相互轉(zhuǎn)換
3.4.6 協(xié)方差法
3.4.7 格形濾波器
3.4.8 Burg算法
3.4.9 線性預(yù)測的Schur迭代算法
3.4.10 線性預(yù)測的其他參數(shù)表示
3.5 語音信號的矢量量化
3.5.1 矢量量化的基本原理
3.5.2 失真度
3.5.3 碼本的設(shè)計
3.5.4 搜索碼本的方法
習(xí)題
第4章 波形編碼
4.1 概述
4.2 脈沖編碼調(diào)制
4.2.1 均勻量化PCM
4.2.2 誤碼引起的信號失真
4.2.3 非均勻量化PCM
4.2.4 μ律壓擴器
4.2.5 A律壓擴器
4.2.6 μ律PCM和A律PCM的編碼規(guī)則
4.2.7 對數(shù)PCM與線性PCM間的轉(zhuǎn)換
4.2.8 實現(xiàn)PCM編解碼的集成電路芯片
4.3 差分脈沖編碼調(diào)制
4.3.1 DPCM的基本原理
4.3.2 預(yù)測信號 的產(chǎn)生方法
4.3.3 DPCM的信號-量化噪聲比
4.4 增量調(diào)制
4.4.1 增量調(diào)制工作原理
4.4.2 增量調(diào)制性能分析
4.5 自適應(yīng)量化
4.5.1 自適應(yīng)量化的基本原理
4.5.2 語音信號方差的估算
4.5.3 自適應(yīng)量化對信噪比的改善
4.6 自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制
4.6.1 前饋自適應(yīng)和反饋自適應(yīng)預(yù)測
4.6.2 自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制的基本原理
4.6.3 ADPCM系統(tǒng)的性能
4.7 子帶編碼
4.7.1 離散時間信號的減取樣和增取樣
4.7.2 短時傅里葉變換的濾波器組分析方法
4.7.3 子帶編碼原理方框圖
4.7.4 雙通道正交鏡像濾波器組
4.7.5 寬帶語音編碼標(biāo)準(zhǔn)G.
4.8 變換編碼
4.8.1 變換編碼與短時傅里葉變換的關(guān)系
4.8.2 自適應(yīng)變換編碼原理
4.8.3 酉變換的選擇
4.8.4 變換系數(shù)的量化
4.8.5 比特分配
4.8.6 譜的參數(shù)化和變換編碼的自適應(yīng)
4.8.7 自適應(yīng)變換編碼設(shè)計的典型參數(shù)舉例
習(xí)題
第5章 聲碼器
5.1 聲碼器工作原理
5.2 通道聲碼器和共振峰聲碼器
5.3 同態(tài)聲碼器
5.3.1 卷積同態(tài)系統(tǒng)
5.3.2 復(fù)倒譜與倒譜
5.3.3 語音信號的倒譜分析
5.3.4 同態(tài)聲碼器原理
5.4 線性預(yù)測聲碼器
5.4.1 線性預(yù)測聲碼器的基本原理
5.4.2 線性預(yù)測參數(shù)的量化
5.4.3 線性預(yù)測聲碼器的實例
5.5 激勵源模型
5.5.1 兩狀態(tài)激勵模型
5.5.2 混合激勵模型
5.5.3 脈沖和噪聲混合比例的控制方法
5.5.4 脈沖位置抖動器
5.5.5 濁音激勵的周期性和脈沖性
5.5.6 混合激勵模型的進(jìn)一步改進(jìn)
5.5.7 采用改進(jìn)混合激勵模型的聲碼器實例
5.5.8 殘差激勵線性預(yù)測
5.6 基音估計
5.6.1 基音檢測的困難
5.6.2 基音檢測算法的類型
5.6.3 基音檢測算法
5.7 LPC-10和LPC-10e聲碼器
5.7.1 LPC-10聲碼器的編碼原理
5.7.2 LPC-10聲碼器的解碼原理
5.7.3 LPC-10e聲碼器
習(xí)題
第6章 合成分析線性預(yù)測編碼
6.1 合成分析線性預(yù)測編碼原理
6.2 多脈沖激勵線性預(yù)測編碼器
6.2.1 多脈沖激勵的物理基礎(chǔ)
6.2.2 多脈沖激勵信號迭代優(yōu)化計算過程
6.2.3 多脈沖激勵線性預(yù)測編碼實例
6.2.4 9.6 kb/s MPLP編碼算法
6.3 規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測編碼
6.3.1 規(guī)則脈沖激勵信號的優(yōu)化過程
6.3.2 規(guī)則脈沖激勵信號的優(yōu)化
6.3.3 激勵信號優(yōu)化算法的改進(jìn)
6.4 GSM 13 kb/s語音編碼器
6.4.1 背景介紹
6.4.2 GSM語音編碼器工作原理
6.4.3 GSM 13 kb/s語音編碼器的解碼原理
6.4.4 GSM 13 kb/s語音編碼器的主要性能
6.5 碼激勵線性預(yù)測編碼技術(shù)
6.5.1 概述
6.5.2 CELP編碼器基本原理
6.5.3 傳統(tǒng)CELP編碼器的碼本搜索算法
6.6 CELP編碼器搜索最優(yōu)激勵碼矢的快速方法
6.6.1 矩陣奇異值分解搜索方法
6.6.2 頻域搜索方法
6.6.3 自相關(guān)搜索方法
6.6.4 稀疏矢量搜索方法
6.6.5 譜分類搜索方法
6.6.6 利用代數(shù)碼、短激勵序列和樹碼加快碼本搜索
6.7 CELP編碼器中預(yù)測器參數(shù)的計算
6.7.1 計算預(yù)測器參數(shù)的通用模型
6.7.2 共振峰預(yù)測器參數(shù)的計算
6.7.3 基音預(yù)測器參數(shù)的開環(huán)計算方法
6.7.4 修正協(xié)方差法
6.7.5 共振峰預(yù)測器和基音預(yù)測器的計算順序
6.7.6 長時合成濾波器的穩(wěn)定性分析
6.7.7 基音周期（或基音滯后時間）的估計
6.7.8 基音預(yù)測器參數(shù)的閉環(huán)計算方法
6.8 基音預(yù)測器與共振峰預(yù)測器的開環(huán)聯(lián)合優(yōu)化
6.8.1 組合結(jié)構(gòu)聯(lián)合優(yōu)化方法
6.8.2 級聯(lián)結(jié)構(gòu)聯(lián)合優(yōu)化方法
6.8.3 開環(huán)聯(lián)合優(yōu)化濾波器的性能
6.8.4 開環(huán)聯(lián)合優(yōu)化中的穩(wěn)定性問題
6.8.5 最小相位開環(huán)計算聯(lián)合優(yōu)化方法
6.9 基音預(yù)測器與共振峰預(yù)測器的閉環(huán)聯(lián)合優(yōu)化
6.10 基于維納濾波的聯(lián)合優(yōu)化方法
6.10.1 開環(huán)維納濾波
6.10.2 閉環(huán)合成分析
6.11 FED-STD1016語音編碼標(biāo)準(zhǔn)
6.11.1 基本工作原理
6.11.2 碼本構(gòu)成方法
6.11.3 自適應(yīng)碼本編碼表
6.11.4 固定碼本和自適應(yīng)碼本的增益的編碼
6.11.5 解碼器中的后置濾波器
6.11.6 FED-STD1016編碼標(biāo)準(zhǔn)的主要性能指標(biāo)
6.12 G.728語音編碼標(biāo)準(zhǔn)
6.12.1 G.728的編碼和解碼原理
6.12.2 G.728的解碼器
6.12.3 G.728編解碼器中各種計算的時間安排
習(xí)題
附錄A 英文縮略詞中英文對照表
參考文獻(xiàn)
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