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G.728 是 16kbit/ s 的 LPAS 聲碼器,采用低時 延碼本激勵線性預(yù)測( LD-CELl匯 線性預(yù)測器使用的是反饋型后向自適應(yīng)技術(shù),預(yù)測器系數(shù)是根據(jù)上一幀的話音星化數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的,因此算法時延較 短,為 0 .625 ms, 相當(dāng)千 5 個抽樣點時間,這也是 G.728 的幀長時間。由于使用反饋型自適應(yīng)方法,因此預(yù)測器系數(shù)不需傳送,唯一需傳送 的是激勵信號 量化值 ,也就是碼本索引值。G.728 碼本總共有 1024 個矢量,索引需 占 10 個比特,因此其比特率為 10/ 0 .625 = 16kbit/ s。
G.728 編碼器
G.7 28 的 LD-CELP 編碼器的簡化結(jié)構(gòu)如圖 4. 6 所示。64kbit/ s 的 A/? 律 PCM 碼流首先經(jīng)轉(zhuǎn) 換模塊轉(zhuǎn)換成線性 PCM, 輸入信號按 5 個連續(xù)抽樣信號一組劃分成塊。對于每塊輸入信號,編碼器逐個搜 索 1024 個激勵碼本矢量,每個矢量指 示的激勵信號通過增量控制和合成濾波器得到重構(gòu)信號,求得對應(yīng)的殘差信號。按加權(quán)的最小均 方差準(zhǔn)則選取最佳的激勵信號,將其對應(yīng)的碼本矢量索引值發(fā)往解 碼器。
有 3 類參數(shù)需要周期性更新:激勵增益、合成濾波器系數(shù) 和誤差加權(quán)濾波器系數(shù)。其中,激勵增益每個矢量時間更新一次,即 每隔 5 個抽樣點(0 . 625ms) 更 新-次。合成濾波器和誤差加權(quán)濾波器分別為 50 階和 10 階全極點 濾波器,其系數(shù) 都是每 4 個矢量時間更換 - 次,即 每隔 20 個抽樣點 (2.5 ms) 更新一次。
合成濾波器和激勵增益均采用反饋型自適應(yīng)控制,前者根據(jù)以前幀的量化信號更新,后者根據(jù)以前幀的增益增化激勵更新。誤差加權(quán)濾波器系數(shù)根據(jù)合成濾波器系數(shù)導(dǎo)出。最佳碼本矢量選定后反饋至增益回路和合成濾波器回路,更新濾波器存儲器,為下一個信號矢植編碼作準(zhǔn)備。
為了加快搜索,整個碼本分解為兩個碼本。一個是波形碼本,碼 本索引占 7 比特,總共 128個矢量。另一個是增益碼本,碼本索引 3 比特,總共 8 個矢鼠,其中 1 個比特為符號位,所以實際上共有 4 個皇值。
G.728 解碼器
G.728 解碼器結(jié)構(gòu)如圖 4 .7 所示。 解碼操作也是按塊進(jìn)行。收到 10 比特索引值后 ,解碼器執(zhí)行查表操作,從 激勵碼本中抽取對應(yīng)的碼本矢量,該矢量通過增益控制單元和合成濾波器生成恢復(fù)后的 解碼信號。合成濾波器系數(shù)和增益按照和編碼器同樣的方式定期更 新。
后置濾波器由長時相關(guān)濾波器、短時相關(guān)濾波器和增益控制三 個模塊級聯(lián)組 成,其結(jié)構(gòu)如圖 4. 8 所示:
長時相關(guān)濾波器為梳狀濾波器,其頻譜峰值位于基音頻率倍頻處,每 4 個矢量時 間更新一次。短時相關(guān)濾波器由一個 10 階全極點濾波器和一個 1 階全零點濾波器級聯(lián)組成,前者用以衰減共振峰之間的頻率分量,后者用以補(bǔ)償全極 點濾波器頻率響應(yīng)的頻譜斜率。短時濾波器也是每 4 個矢量更新一次。增益控制模塊采用絕對值計算方法求得增益,增 益值系根據(jù) 1 個碼本矢量的量化值平均算得。同一幀內(nèi)的不同抽樣信號共用同一增益會使輸出信號產(chǎn)生所謂“臺階"效應(yīng),為了解決這一問題,增益值 需通過低通濾波器平滑后再加到每個抽樣上去。最后,由后置濾波 器輸出的 5 個抽樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊恢復(fù)為 A/ U 律 PCM 信號。
同步和帶內(nèi)信令
上述分析均假設(shè)解碼器知道 10 比特碼本索引參數(shù)的邊界 ,也知道合成濾波器和增益預(yù)測器什么時候進(jìn)行更新。實際上,為了使解 碼器和編碼器達(dá)到上述同步,編碼器必須發(fā)送相應(yīng)的同步比特,這些比特構(gòu)成信令。有兩種方法可以傳送這些同步比特,一是通過 16kbit/ s 之外的附加比特傳送 ,一是將同步比特包含在 16khit/ s 編碼比特流之中,稱為帶內(nèi)信令。
一般均采用帶內(nèi)信令,其實現(xiàn)方法是 :設(shè)每 N 個矢量插 1 個同步比特 ,則每輪第 N 個矢量只搜索一半的波形碼本,這樣第 N 個波形矢量的索引只需 6 個比特,節(jié)省下來的 1 個比特就可用作同 步比特,也就是每N 個矢量”偷" 1 個比特作 為信令。由于編 碼算法基本的自適應(yīng) 控制周期為 4 個矢量,因此自然可選 N =4k,使解碼器易于確定編碼器的自適 應(yīng)周期邊界。分析表明,取 N = 16, 即每隔 !Oms 偷取一個比特,對于話音質(zhì)鼠兒乎沒有什么影響,不會產(chǎn)生附加失 真。此時 ,同步信令的速率為 l OObit/ s。