线性预测编码(LPC)

线性预测编码(LPC)的概念

线性预测编码(linear predictive coding，LPC)是一种非常重要的编码方法。从原理上讲，LPC 是通过分析话音波形来产生声道激励和转移函数的参数，对声音波形的编码实际就转化为对这些参数的编码，这就使声音的数据量大大减少。在接收端使用LPC分析得到的参数，通过话音合成器重构话音。合成器实际上是一个离散的随时间变化的时变线性滤波器，它代表人的话音生成系统模型。时变线性滤波器既当作预测器使用，又当作合成器使用。分析话音波形时，主要是当作预测器使用，合成话音时当作话音生成模型使用。随着话音波形的变化，周期性地使模型的参数和激励条件适合新的要求。

线性预测器是使用过去的P个样本值来预测现时刻的采样值x(n)。如图所示，预测值可以用过去P个样本值的线性组合来表示：

为方便起见，式中采用了负号。残差误差(residual error)即线性预测误差为

这是一个线性差分方程。

在给定的时间范围里，如[n0,n1]，使e(n)的平方和即为最小，这样可使预测得到的样本值更精确。通过求解偏微分方程，可找到系数αi的值。如果把发音器官等效成滤波器，这些系数值就可以理解成滤波器的系数。这些参数不再是声音波形本身的值，而是发音器官的激励参数。在接收端重构的话音也不再具体复现真实话音的波形，而是合成的声音。