基于G.729的线性预测编码的MATLAB实现

关键词线性预测Ｇ．７２９标准Ｍａｔｌａｂ
中图分类号ＴＰｌ４
文献标识码Ｂ
文章编号１００９１８－５５４４
Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＰＣ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ Ｓｐｅｅｃｈ Ｃｏｄｉｎｇ ｕｓｅｄ ＭＡＴＬＡＢ ｂａｓｉｎｇ ｏｎ Ｇ．７２９ Ｓｔａｎｄａｒｄ
Ｈｕａｎｇ Ｙｉｎｘｉｕ （Ｈｕｎａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
语音帧中预取４０个样点。这样转化为在编码级中有５ｍｓ的超 额算法延迟。ＬＰ分析窗从过去的语音帧中加入１２０个样点，从 现在的语音帧中加入８０个样点，从未来的语音帧中加入４０个 样点。
加窗的语音ｓ’【，ｚ）为：
ｓ’（门）＝Ｗ如（，？）ｓ（聆），ｒｔ＝０，．．．，２３９
（５）
是用来计算自相关函数：
丝
，．（七）＝∑ｓ’（船）ｓ’（，２一尼），ｋ＝ｏ，．．．，１０ ㈤ 、。７ ｎ＝ｋ
张海滨，现任山东省滨州市滨城区信息中心主任，中国信 息界专家委员会委员，国家系统分析师，高级程序员。２００６年 被评为山东省信息化建设先进个人（记三等功）；２００６年获得 “中国信息化百名学术带头人”荣誉称号；２００７年被评为滨城区 “十大杰出青年”；２００８年获得“中国信息化突出贡献人物”荣誉 称号。
再用Ｌｅｖｉｎｓｏｎ—Ｄｕｒｂｉｎ算法计算得出。其ｍａｔＩａｂ程序为：
Ｃｌｅａｒ；
【ｓｏ，Ｆｓ，ｂｉｔｓ］－－－ｗａｖｒｅａｄ（’１．ｗａｖ’）；Ｎ＝２４０；ＭＩ＝１２０；Ｍ２－－４０；
ｓｌ＝ｅｎｆｒａｍｅ（ｓＯ，Ｎ，ＭＩ，Ｍ２）；
％按照指定的要求分帧 Ｗｌｐ＝ｚｅｒｏｓ（１。２４０）；
四、结语
ｆｏｒ ｎ：ｏ：１９９ Ｗｌｐ（ｎ＋１）＝０．５４－ｏ．４６＂ｃｏａ（２＊ｐｉ＊（ｎ＋１）／３９９）；ＬＰＣ提供了一组简洁的语音信号模型参数，能较精确地表
Ｚｈｕｚｈｏｕ
４ １ ２００４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ（ＬＰＣ）ｉｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ａｕｄｉｏ ｃｏｄｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｉｒｓｔｌｙ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ＬＰＣ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｎｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｉｎｇ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ＬＰＣ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ＭＡＴＬＡＢ，
Ｅｐ＿０＝Ｒｐ＿０；
【ｌ】、《语音编码》，王炳锡，西安电子科技大学出版社，２００３．４．
ｋ（１）＝Ｒｐ（１）／Ｒｐ＿０；ａ（１，１）－ｋ（１）；Ｅｐ（１）＝（１－ｋ（１心）
【２】、《数字语音一语音编码实用教程》，李昌立吴善培，人民
＊Ｅｐ ０：
邮电出版社２００４．１ １．
ｆｆｐ＞ｌ
【３】、拉宾纳ＬＲ，谢弗Ｒｗ．语音信号数字处理瞰】．北京：科
【４】、《线性预测编码技术及其在”２９中的应用研究》浙江
工业大学学报２００９．４；１９６—２００．
作者简介
ｅｎｄ ｅｎｄ ｃ：ａ（：，ｐ）；
黄银秀：１９８０年，女湖南株洲，学士，讲师，研究生在读，
加窗后得到的如图
主要从事信息教学研究和数字信号处理研究。
（上接第９页）
的更高的要求，如：更全面更准确的管理活动；更周到更详细的 服务活动；更加正确更加远见卓识的决策。在不久的将来，公用 电信网、广播电视网、计算机网三网合一。每一个单位都有一个 通过防火墙和Ｉｎｔｅｍｅｔ联接的Ｉｎｔｒａｎｅｔ，每个人都有一个计算机 网络终端，直通Ｉｎｔｅｍｅｔ，在其上面可以得到人们想要得到的任 何知识与信息，组织形式的一部分从现实的有形的工厂、机关变 为无形的信息结点。可以说，鼎盛时期的办公自动化时代尚未到
ｎｅｘｔ ｉｔ ｇｉｖｅｓ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂｙ ｄｏｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＬＰＣ
Ｇ．７２９ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｆｌａｂ
线性预测技术简称Ｌ Ｐｃ技术，是根据线性预测模型的信息 用压缩形式表示数字语音信号谱包络的工具，是进行语音信号 分析最有效的分析方法之一，也是低位速下高质量语音编码方 法最有用的方法之一，它能够提供非常精确的语音参数预测。而 们这一组参数的运算量并不大。
’万２２方。 数据办公自动化杂志
基于G.729的线性预测编码的MATLAB实现
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
黄银秀， Huang Yinxiu 湖南化工职业技术学院信息工程系,株洲,412004
办公自动化（综合版） OFFICE AUTOMATION 2010(10)
参考文献(4条) 1.线性预测编码技术及其在G_729中的应用研究 2009(04) 2.拉宾纳 L R;谢弗 R W 语音信号数字处理 1983 3.李昌立;吴善培 数字语音-语音编码实用教程 2004 4.王炳锡 语音编码 2003
Ｖｏｃａｂｕｌａｒｙ镕
总第１９１期。”
基于Ｇ．７２９的线性预测编码 的Ｍ ＡＴＬＡＢ实现
黄贝节银尽秀万 （湖南化工职业技术学院信息工程系 株洲４１２００４）
摘要线性预测编码是实现语音编码的重要技术，先介绍线性预测编码（ＬＰＣ）及基本原理，重点是使用ＭＡＴＬＡＢ实现Ｇ．７２９中
ＬＰＣ算法，给出了详细的程序，通过实验验证Ｊ，该算法的性能。
线形预测滤波器使用过去Ｐ个样本值来预测当前的采样 值ｓ（ｎ）：
＾，、弋● Ｐ
，
．、
Ｓ（。，２。）＝鲁＞ａ。。ｓ、《刀一Ｉ） ？＝ｌ
（、 １）７
二、线性预测的求解
常见方法有自相关法、协方差法埘。两者都分成两步，先计算
相关矩阵，再求解一组线形方程。其差别在于自相关法由于使用 窗函数来截取，人为地平滑了ｓ（ｎ），从而引来误差，所以求得的 预测系数精度不高；而斜方差法由于没有限制ｓ（ｎ）的长度，又 不采用窗函数，所以精度高，但却没自相关法稳定。下面介绍下 自相关法。
ｆｏｒ ｉ＝２：ｐ ｋ（ｉ）＝（Ｒｐ（ｉ）－ａｕｍ（ａ（１：ｉ－１，ｉ一１）．＊Ｒｐ（ｉ一１：一１：１） ’））／Ｅｐ（ｉ一１）；ａ（ｉ，ｉ）＝ｋ（ｉ）；
Ｅｐ（ｉ）＝（１－ｋ（ｉ）＇２）＊Ｅｐ（ｉ—１）；ｆｏｒｊ＝ｌ：ｉ—ｌ ａ（ｊ，ｉ）－ａ（ｊ，ｉ一１）－ｋ （ｉ）｝ａ（ｉ－ｊ，ｉ－１）；ｅｎｄ
学出版社，１９８３．
三、基于Ｇ７２９标准的ｍａｔｌａｂ实现
在编码进行之前，要先加入两个预处理功能：信号定标和高
通滤波朋。所得到的滤波器给出为：
爿一－Ｉ：Ｊ２——ｉ丽丽蕊磊ｉ百不丽瓦■一 …、０ ４６３６３７１８一Ｏ ９２７２４７０５．－’１＋Ｏ ４６３６３７１８：一２
（３）
短期分析和合成滤波器是建立在１０阶线性预测（ＬＰ）滤波 器的基础上。
ｅｎｄ
征了语音信号的频谱幅度，有效的降低语音信号的数码率，实现
ｆｏｒｎ＝２００：２３９ Ｗｌｐ（ｎ＋１）＝ｃｏｓ（２＊ｐｉ￥（ｎ＋ｌ一２００），１５９）；ｅｎｄ 有效的语音合成，而分析它们所需的运算量相对来讲却不是很
Ｓ－＝－ｚｅｌ［＇Ｏｓ（１，２４０）；ｓ＝ｓｌ（【ｌ：２４０１）；
大，成为语音信号处理的有力工具。而１９９６年ｒＩ＇Ｕ—Ｔ Ｇ．７２９协
来，值得期待。彳
参考文献 【ｌ】《网络办公自动化系统开发分析》．ｈｔｔｐ：ｌｌａｌｌ．ｚｅ，ｏｍ．
ｃｏｍ／ａｒｃｈｉｖｅｓ／ｗｅｎｄａｎｇｚｉｌｉａｏ／９５３０－１ １４６５２．ｈｔｍ，２００９－２－１９．
【２】《办公自动化回顾与展望》．ｈｔｔｐ：ｌｌｗｗｗ．ｍｉｅｌ６８．
ｃｏｒｒｄＯＡ／２００４－０９／４４６４５．ｈｕｎ，２００７—９—２８．
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bangzdh201010008.aspx
［３】张海滨．《现代ＯＡ实践与思考》叨．北京：办公自动化，
２００源自文库。４：１５－１７．
ｆ４】张海滨．《软件模式跟进策略研究》叨．北京：办公自动化，
２００７，６．
［５】万荣泽．《基于．ＮＥＴ协同办公平台体系机构与技术特点 研究》【Ｊ】．山东：科技信息，２００１０，１．
【６】吴克忠．《ＯＡ的新发展与协同办公》田．北京：办公自动 化，２００７，１． 作者简介
假定ｓ（ｎ）在０≤ｎ≤Ｎ—ｌ以外为零（Ｎ长加窗截取）。截取序
列为：ｓ（０），ｓ（１），…，ｓ（Ｎ—１）； 自相关序列估计定义为
．ｖ
川）－善忡（肛绣 Ｏ＜ｉ＜Ｐ （２）
ｒ（ｉ）的这种估计值保留了信号ｓ（ｎ）自相关序列的特征，满 足偶函数的特征，常采用递推算法求解，常见的有莱文逊一杜宾 （Ｌｅｖｉｎｓｏｎ－Ｄｕｒｂｉｎ）唧
一、线性预测编码（ＬＰＣ）原理【１】
线形预测的基本思想是语音信号的每个取样值ｓ（ｎ）可以
由过去若干个取样值的线形组合来逼近，通过使实际语音信号 取样值和线形取样值之间的均方误差最小来决定唯一一组的线 形组合的加权系数（预测器系数），传送信息就由原来的直接传 送语音信息变成只需要传送其预测器系数，大大降低语音速度。
ＬＰＣ分析窗由两部分组成：第一部分是一半海明窗，第二部
分是四分之一周期的余弦函数。这个窗给出为：
％㈩２汹警５９），ｎｃｏｓｆ丝 ｆ ０．５４ 一０．４６
，ｌ＝０，…，１９９
Ｌ ３９９
２００，…，２３９
（４）
Ｌ
＼
ｌ
Ｊ。
在ＬＰｃ的分析中有５ｍｓ是预留时间，它意味着要从未来的
万方数据
办公自动化杂志
。２１．
ｆｏｒｎ＝ｌ：２４０ ｓ（ｎ）＝ｓ（ｎ）￥聊Ｐ（ｎ）；ｅｎｄ 细ｉ＝ｌ：Ｐ Ｒｐ（ｉ）＝ｓｕｍ（ｓ（ｉ＋ｌ：ｎ）．｝ｓ（１：ｎ－ｉ））；ｅｎｄ Ｒｐ＿０＝ｓ’＊ｓ；Ｅｐ＝ｚｅｒｏｓ（ｐ，１）；ｋ＝ｚｅｒｏｓ（Ｐ，１）；ａ＝ｚｅ瑚（ｐ，ｐ）；
议是现代通信广泛采用的标准，利用ｍａｔｌａｂ来实现能直观看出 效果，为在ＤＳＰ上实现打下良好基础。—酽 参考文献