低延迟低码率语音编码研究

现有的低延迟语音编码算法（LD-CELP）需要16 kb/s比特率,无疑会妨碍它的应用。提出了一种采用两阶段码书搜索的方法可以在提高低延迟语音编码算法性能的同时降低码率。首先构造了两个子码书：一个后向更新的自适应码书和一个具有代数结构的固定码书;然后设计了两阶段码书搜索方法使滤波后的激励矢量和目标矢量之间的均方误差保持最小。这样就得到了一个在8 kHz采样率下具有2.5 ms延迟的10 kb/s两阶段码书搜索的CELP编码器。用平均分段信噪比（SSNR）和感知语音质量评价（PESQ）测试,本算法具有和16 kb/s的G.728相当的编码质量。     

一种用于语音编码的快速自适应码书搜索算法

码激励线性预测技术（简称CELP）能够在低比特率的情况下实现较高质量的语音,但其运算复杂度高。自适应码书搜索替代长时预测,是大多CELP编码方案的关键。介绍了CELP的基本原理并讨论了自适应码书搜索算法,提出将一种快速自适应码书搜索算法引入到传统4.8 kbp FS1016使其复杂度明显降低。仿真结果表明,该方法既保持了4.8 kbs FS1016传统算法复原语音的质量,又使自适应码书搜索运算量下降约40％以上。     

具有后向基音检测的8 Kbit/s LD-aCELP语音编码

以降低码率为目的对G.728算法进行改进,提出了一个延迟为2.5 ms的8 Kbit/s的语音编码算法。算法引入了由最近的历史激励构成的自适应码书和归一化的固定码书的双码书结构。计算增益真值并量化,增益量化时对自适应码书用固定量化,固定码书用自适应量化。码书搜索时先进行后向基音检测,在基音周期T附近对自适应码书进行精细搜索。搜索64个自适应码矢、256个固定码矢和各自8个增益值获得最佳激励,每帧耗费20 bit。用平均分段信噪比和感知语音质量评价（PESQ）测试,改进算法编码质量接近于G.728。     

等和值块扩展最近邻矢量量化码字搜索算法

论文提出一种等和值块扩展最近邻矢量量化码字搜索算法。该算法将码书按和值大小排序分块,并将每一块中间或中间附近的码字的和值作为本码书块的特征和值。编码时,查找与输入矢量和值距离最近的码书块并作为初始匹配码书块。然后在该码书块附近上下扩展搜索相邻码书块中距输入矢量最近的码字。该算法具有无复杂运算的特点,易于VLSI技术实现。仿真结果表明,该算法是一种有效的码字搜索算法。     

神经网络矢量量化技术在语音编码中的应用

讨论了在语音编码中,应用神经网络技术进行矢量量化的算法。神经网络矢量量化算法可以压缩码本维数,提高码本搜索速度,从而优化矢量量化的效果。将这种优化的矢量量化算法应用于语音编码中,能降低运算复杂度,提高编码质量。     

均值与矢量量化复合快速图像编码算法

矢量量化是一种有效的数据压缩技术,由于其算法简单,具有较高的压缩率,因而被广泛应用于数据压缩编码领域。通过对图像块灰度特征的研究,根据图像的平滑与否,提出了对图像进行均值和矢量量化复合编码算法,该算法对平滑图像块采用均值编码,对非平滑块采用矢量量化编码。这不仅节省了平滑码字的存储空间,提高了码书存储效率,并且编码速度大大提高。同时采用码字旋转反色（2R）压缩算法将码书的存储容量减少到1/8,并结合最近邻块扩展搜索算法（EBNNS）对搜索算法进行优化。在保证图像画质的前提下,整个系统的图像编码速度比全搜索的普通矢量量化平均提高约7.7倍。     

一种降低ACELP码书搜索复杂度的高效算法

为了降低代数码激励线性预测(algebraic code-excited linear prediction, ACELP)语音编码算法的复杂度, 以便更好地实时实现, 提出了一种有效的改进算法。在自适应码书搜索上提出了不连续的开环基音搜索算法, 利用时间抽取因子对不同时延段语音样点进行不连续抽取; 在代数码书的搜索上提出了一致脉冲替换法, 采用脉冲位置预选和循环判断机制控制码书搜索的次数。以G. 729A为实验平台进行仿真, 仿真结果表明, 改进的算法在保证语音质量的情况下, 有效降低了ACELP码书搜索的复杂度。     

G.723.1语音编码算法闭环基音搜索的低复杂度算法

由于ITU-TG.723.1语音编码算法具有较高的算法复杂度,故而在应用与实现时受到了很多的限制。该文提出一种低复杂度闭环基音搜索算法,该算法仍以5阶基音预测器为基础,但在求取5个基音预测增益时不是采用原算法中对20维矢量码本进行搜索的方法,而是利用这个20维矢量组成一个Wiener-Hopf方程,并利用语音的短时平稳特性将该方程简化为一个Toeplitz线性代数方程组,方程组的解就是所求的基音预测增益。对该增益进行5维码本矢量量化,从而用5维矢量码本搜索代替了原来的20维矢量码本搜索。这样使闭环基音搜索部分的运算量降低了一半,语音质量只有略微下降,同时与G.723.1算法码流兼容。     

AMR-WB编码中线谱频率量化的DSP优化与实现

语音编码算法的实时实现一直是研究的重要课题。AMR-WB是一种高品质的宽带语音编码标准,但计算复杂度颇高。在研究AMR-WB语音编码算法优化过程中,从改变搜索方法和码书结构研究了AMR-WB编码中线谱频率量化的优化,并阐述了基于TMS320C64X的C语言和线性汇编混合编程的接口标准,给出了线谱频率量化的线性汇编实现的应用实例。实验结果表明,运算时间得到了很大的改善,且语音质量没受影响。     

基于SOFM神经网络的IP电话语音压缩编码设计

对自组织特征映射（SOFM）神经网络学习算法作了简单介绍。从SOFM神经网络学习算法的基本思想出发,通过研究SOFM学习算法在设计矢量码书中存在的问题,提出了一种改进算法。最后把这种算法应用在口电话语音压缩编码的参数矢量量化上。计算机仿真结果表明,SOFM神经网络是一种训练语音码书的好工具,改进的SOFM学习算法能够大大减少训练时间,提高整个系统的性能。     

Substitution of G.728 vocoder’s codebook search module with SOM array trained by PSO-optimized supervised algorithm

Low delay-code excited linear prediction (LD-CELP) is an attractive algorithm in implementing vocoders in voice over Internet protocol networks. This algorithm has been proposed for the coding of speech at 16 kbps with toll quality. However, operation at transmission rates lower than 16 kbps is desirable, so that traffic can be accommodated during system overload conditions. In this paper, an array of self-organizing maps (SOMs) is employed instead of traditional codebook search module, recommended in ITU-T G.728, to determine the optimum index value of shape codebook. It is noted that a modified supervised training algorithm is used for SOMs in which some of the training parameters are optimized using particle swarm optimization (PSO) algorithm. Based on the occurrence frequency characteristics of codevectors, six bits for shape codebook and two bits for gain codebook are used in this work to produce a vocoder with lower bit rate as compared with traditional ITU-T G.728 vocoder. The performance comparison of the proposed SOM array trained by PSO-optimized supervised algorithm as the codebook search module in the structure of LD-CELP with a conventional implementation of LD-CELP coder shows that execution time of the algorithm is reduced up to 44 %. However, the degradation of voice quality in terms of mean opinion score, perceived evaluation of speech quality and segmental signal-to-noise ratio (SNR_seg) is acceptable.     

会议电视系统中LD—CELP算法的研究及其实现

本文简介了会议电视系统及其语音编码的国际标准。介绍了ＬＤ－ＣＥＬＰ的基本原理。结合会议电视系统开发的实际，我们对ＬＤ－ＣＥＬＰ算法进行了改进，研究的重点放在；听觉加权滤波器，码书搜索策略和解码器的后置滤波器等上面。系统的实现基于深圳华为会议电视系统，并在实践中得到了验证。     

使用2-范数匹配的快速分形图像编码算法

尽管分形图像压缩在高压缩比时具有高的重建图像质量,但由于它编码过程耗时而未能在图像压缩领域广泛应用。为了提高分形图像编码过程的速度,提出了基于2－范数匹配的快速分形图像编码算法,该算法先把码书里的码块按2－范数大小赋序,然后对每个输入Range块,在赋序码书中寻找与它的2－范数最接近的码块,进而在这个码块的领域内搜索Range块的最佳匹配块。计算机仿真结果显示,在不影响基本分形图像编码算法解码图像质量的情况下,该方案大大加快了它的编码速度。     

基于平均偏差排序的快速分形图像编码

分形图像编码是一种很有前途的压缩技术，但由于其编码时间长、计算复杂性高，因而阻碍了它的广泛应用，针对此问题，提出了一种快速的分形编码算法。这种算法是首先将码本按照平均偏差大小进行排序，然后使用二分搜索法寻找给定Range块在平均偏差意义下的最好匹配码块，进而利用一个联系均方根和平均偏差的不等式来在这个最好匹配码块的邻域中搜索Range块在均方根意义下的最佳匹配码块。实验结果显示，在主观质量略有下降的条件下，该算法编码过程显著快于基本分形算法。     

An improved search algorithm for vector quantization using mean pyramid structure

Vector quantization (VQ) is a well-known data compression technique. In the codebook design phase as well as the encoding phase, given a block represented as a vector, searching the closest codeword in the codebook is a time-consuming task. Based on the mean pyramid structure and the range search approach, an improved search algorithm for VQ is presented in this paper. Conceptually, the proposed algorithm has the bandpass filter effect. Each time, using the derived formula, the search range becomes narrower due to the elimination of some portion of the previous search range. This reduces search times and improves the previous result by Lee and Chen (A fast search algorithm for vector quantization using mean pyramids of codewords. IEEE Trans. Commun. 43(2/3/4), (1995) 1697–1702). Some experimental results demonstrate the computational advantage of the proposed algorithm.     

基于自适应时空码书的粒子滤波多目标跟踪

提出一种基于自适应时空码书检测模型的粒子滤波多目标跟踪算法。使用时空码书模型进行前景背景分割,检测出前景目标,在该模型上加入目标自适应过程。将自适应时空码书检测的结果作为粒子滤波跟踪算法的初始目标状态,通过关联算法和粒子滤波实现多目标跟踪。自适应时空码书模型能明显降低对前景目标的误检率,抑制噪声干扰。实验结果表明,该算法能够在有干扰的复杂背景下实现对运动多目标的快速捕获,并有效提高跟踪的可靠性和精度。     

基于概率分布估计算法的进化规划码书设计算法

提出一种以最近邻划分变异为搜索策略,并以EP(进化规划)与EDA(概率密度估计算法)相结合的混合进化方法作为搜索引擎的新型码书设计算法.在最近邻划分上,引入最近邻划分控制因子作为进化算法的染色体表示,实现最近邻划分变异,从而改变质心运动轨迹.染色体与矢量同维,编码空间相对较小,并且进化操作易于控制和实现.在混合进化方法中,EDA为EP提供了最优个体的搜索方向,加速了算法的收敛速度.实验结果表明该方法是能有效提高码书性能的一种优化方法.     

BCH编译码器的FPGA设计及SoPC验证

针对NAND Flash应用,完成了并行化BCH编译码器硬件设计。采用寄存器传输级硬件描述语言,利用LFSR电路、计算伴随式、求解关键方程、Chien搜索算法等技术方法完成了BCH编译码算法在FPGA上的硬件实现。相比于传统串行实现方案,采用并行化实现提高了编译码器的速度。搭建了基于SoPC技术的嵌入式验证平台,在Nios处理器的控制下能快速高效地完成对BCH编译码算法的验证,具有测试环境可配置、测试向量覆盖率高、测试流程智能化的特点。     

A fast VQ codebook generation algorithm using codeword displacement

In this paper, we present a fast codebook generation algorithm called CGAUCD (Codebook Generation Algorithm Using Codeword Displacement) by making use of the codeword displacement between successive partition processes. By implementing a fast search algorithm named MFAUPI (Modified Fast Algorithm Using Projection and Inequality) for VQ encoding in the partition step of CGAUCD, the codebook generation time can be further reduced significantly. Using MFAUPI, the computing time of CGAUCD can be reduced by a factor of 4.7–7.6. Compared to Generalized Lloyd Algorithm (GLA), our proposed method can reduce the codebook generation time by a factor of 35.9–121.2. Compared to the best codebook generation algorithm to our knowledge, our approach can further reduce the corresponding computing time by 26.0–32.8%. It is noted that our proposed algorithm can generate the same codebook as that produced by the GLA. The superiority of our method is more remarkable when a larger codebook is generated.