本标准规定了使用共轭结构代数激励线性励线性预测的8kbit/s(CS-ACELP)语音编码算法。 SJ 20770-2000 使用共轭结构代数码激励线性预测的8kbit/s 语音编码 SJ20770-2000 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国电子行业军用标准FL5895
SJ 20770—2000
使用共轭结构代数码激励线性预测的8kbit/s语音编码
Coding of speech at 8 khit/s using conjugate-structurealgebraic-code-excited linear-predietive(CS-ACELP)
2000-10-20发布
2000-10-20实施
中华人民共和国信息产业部批准前言
本标准等同采用了ITU-TG.729（1996年3月）《使用其轭结构代数码激刷励线性预测（CS—ACELP）的8kbit/s语音编码》以及ITU-TG.729附件A（1996年11月）《减少复杂度的8kbit/sCS-ACELP语音编解码器》。ITU-TG.729是CS—-ACELP8kbit/s语音编码的完全版本。ITU-T G.729附件A是G.729语音编解码器的简化版本。该简化版本的语音编解码器与完全版本的语音编解码器在比特流一级可互操作，简化版本和完全版本的语音编解码器可以通，反之亦然。由于G.729附件A主要描述那紫为减少编解码器的算法复杂度而与G.729的完全实现有改变的部分，对那些没有改变的部分，仍要查阅G.729完全版本的相应条款，故将G.729附件A的内容作为本标准的组成部分列在本标准的附录A（补充件）中。本标准包含以下内容：
第1章：概述：
第2章：编码器概述：
第3章：编码器功能描述；
第4章：解码器功能描述：
第5章：CS一ACELP编码器精确到比特的描述附录A：减少复杂度的8kbit/sCS一ACELP语音编解码器补充件。rikAoNrKAca
编码器概述
3编码器功能描述
4解码器功能描述
5CS-ACELP编码器精确到比特的描述次
附录A减少复杂度的8kbit/sCS-ACELP语音编解码器（补充作）(1)
中华人民共和国电子行业军用标准使用共轭结构代数码激励线性预测的8kbit/s详规范
Coding of speeeh at & kbit/s using conjugate-structureAlgebraic-code-excited linear-predictive(CS-ACEEP)
1概述
SJ20770--2000
本标准规定了使用共舱结构代数码激励线性预测的8kbit/s（CS-ACELP）语音编码算法。
这种编码器设计成用数字信号进行运算，输入的模拟信号先完成话带滤波（ITURec.G.712），然后以8000Hz采样，再转换成16位线性PCM码（数字信号）翰入到编码器。解码器的输出为经过上述逆过程得到的模拟信号。其它的输入/输出信号，如ITURec.G.711规定的64kbit/sPCM数据信号，须在编码前转换成16位线性PCM码，且在解码后由16位线性PCM码转换为相应格式。本标推定义从编码器到解码器的比特流。本标准的结构安排如下：第2章为CS-ACELP算法的总体描述：第3章和第4章分别描述CS-ACELP编码器和解码器原理；第5章给出以16位定点算法得到的本编码器的实现软件。
2编码器概述
CS-ACELP编码器基于码激励线性预测（CELP）编码模型。该编码器以每10ms为一个语音帧进行处理，每懒包含80个样点，采样率为8000样点/秒，对每个10ms的语音信号进行分析，提取CELP模型参数（LP滤波系数，自适应和固定码书序号和增益）。再将这些参数进行编码与传输。该编码器参数的比特分配如表1。中华人民共和国信产业部2000-10-20发布iiiKAoNrkAca
2000-10-20实施
线谱对(LSP)
自适应码书延退
基音延迟奇偶位
固定码书序号
固定码书符号
码书增益（级1）
码书增益（级2）
SJ 20770—2000
表18kbit/sCS-ACELP算法（10ms顺）比特分配码了
LO, 1, 12, 13
PI, P2
GA1 GA2
GB1+ GB2
第1子顿
第2于顿
比特/顿
在解码器中，这些参数用于恢复激励和综合滤波器参数。语音重建是先将激励信号经LP综合滤波器滤波，再经长时综合滤波器（或称基音综合滤波器）和短时综合滤波器滤波，最后经后滤波和信号增强处理得到输出语音。解码器综合模型框图如图1所示。
激励码书
2.1编码器
长时综合
滤波器
短时综合
滤波器
参数解码
接收比特流
图1CELP综合模型原理框图
后滤波器
输出语育
编码器原理如图2所示。输入信号在预处理中进行高通滤波利电平调整，并将预处理信号作为后面分析的输入。首先对每个 10 IS 恢进行一次 LP 分析，计算出 LP 滤波器系数，接着将LP系数转换成线谱对（LSP），采用可预测两级失量量化（VO）对系数进行量化，得到18bits。激励信号的选取采用分析一综合搜紧方法，这个方法根据感知加权失真测度，使得原始语音和重建语膏间的误差最小。即是通过感知加权滤波器对误差信号滤波，得到激励信号。感知加权滤波器系数由术量化LP滤波器参数导出。感知加权的数值做成随平坦频率响应而白适应的，用以改善输入信号的性能。2
固定码书
自适应码书
LPC信息
SJ 20770--2000
肇人语音
基音分析
固定码书搜索
参数编码
预处理
LP分析
量化内挪
LPC 信息
综合滤波器
LPC信息
感知加权
发送比特流
图2CS-ACELP编码器编码框图
在每个5ms（40样点）子頔中确定一次激励参数（固定和自适应码书参数）。第一子顺使用内插的已量化和未量化LP滤波器系数，面第二子顿使用已量化和未量化LF滤波器系数，开环基音延迟是基于感知加权的语音信号，每10ms愤计算--次。然后对每个子懒重复进行如下运算。LP残余信号经加权综合滤波器(-)/A(-)滤波得到目标信号x（n)，这些滤波器的初始状态由对LP残余信号和激励信号之问的误差信号滤波而实现更新，等效下从加权语音信号中减去加权综合滤波器的零输入响应。要计算如权综合滤波器的脉冲响应）：随后进行闭环基音分析（提取自适应码书延迟和增益），它利用目标信号x)和脉冲响应n)在开环基音延迟值的附近搜索，分数基音延退的分辨率为1/3个样点间隔。第一子懒基音延退用8bits编码，第二子顺基音延退用I5bits差分编码。目标信号通过减去自适应码书矢量（滤波后的自适应码节欠量）进行修正，得到的新的目标信号x（）用于固定代数码书搜索（求最佳激励信号）。固定码书激励使用17bits的代数码-书。自适应和固定码书的增益（固定码-$增益使用移动平均（mA）预测）用7bits失量量化。最辰，利用已确定的激励信号刷新滤波器的存储器。3
iiikAoNirkAca
2.2解码器
固定码书
自适应码书
SJ20770--2000
短时滤波器
图3CS-ACELP解码器柜图
后处理
解码器框图如图3所示。首先从接效比特流提取参数序号，将这些参数序号解码获得相应10 ms的语音顿的参数。这些参数包括LSP系数，2个分数基音延迟，2个固定码书矢量，2组自适应和固定码书增益。对LSP系数进行内插，并转换成各子帧的LP滤波器系数。然后对每40样点子帧送行如下运算：8，将各自增益调整后的自适应和固定码书矢量求和，构造激励信号：b．经LP综合滤波器滤波激励信号重建语音信号；C.对重建的语音信号做后处理，后处理包括一个基于长时租短时综合滤波器的白适应后滤波器，最后进行高通滤波和电平调整。2.3时延
本编码器对语音和其它音频信导按10ms帧.1.作。此外还要预取5m1s的信号参与运算，因而，共产生15ms的算法时延。编码器实际实现时还有额外时延，即：8.编码和解码操作所需的处理时间：b、通信的传输时间：bzxZ.net
C.音频数据和其它数据组合时的复用时延。2.4语音编码器描述
本标准规定的语音编码算法是依照精确到 bit 的定点数学运算。第五章中的 ANSI C代码是本标准的主要部分，它给出了这种精确到bit的定点算法程序。编码器（第3章）和解码器（第4章）的算法可以道过多种其它形式表示，可能导山每本标准不相同的编解码器。因此，如果第3章、第4章的数学描述与第5章的C代码程序出现矛盾时则以第 5 章的 C 代码程序为准。
2.5符号约定
本标准采用如下符号约定
a，码书用大写字符表示（例如C)：b．时间信号用符号和1带括弧的采样时问序号表示（例如s(n)），符号Ⅱ为采样时间序号：
带括弧的上标（例如gl）用丁表示随时间变化的变量。变景m指的是子顺时c.
间序号，而变量n为采样时间序号：d递推指针用带方括弧的上标来标识（例如E）：e、下标指针用以标识系数阵列的特定元素：-4
SJ 207702000
f．符号^表示参数的量化形式（例如。）：g、参数范围用带方括弧的界限值表尔（例如[0.6.0.0])：h．log表示为以10为底取对数：i.int 表示取整
j．采用的十进制浮点数是16-bit定点ANSIC表达数值的四舍五入形式。表2列出了全文中常用的有关符号。表3列出了常用的有关信号。表4概括了常用的有关变量。表5列出了有关常数。表6概括了标准中的缩写讯汇。表2有关符号表
Haz(a)
藝考处
式(2)
式（1)
式（78)
式(84)
式(86)
式(91)
式（46)
式(27)
LP综合滤波器
输入高通滤波器
长时后滤波辈
1短时后滤波器
顿斜补偿滤波器
翰出高通綫波器
固定码书颈滤波器
加权滤波器
表3有关信号表
参考处
固定冯书犬墨
目标信号和（）的相关信号
误差信号
加权和综合滤波脉冲响应
残余信号
顾处理语哲信号
重建语音常号
加窗语音信号
后滤波输旧
增益调整府的滤波输山
加权语音傍号
目标号
第二目标信号
LP综合滤波器的激励
白适应码书失量
卷积(n)*(n)
卷积cln)*n）
KAoNrKAca-
0.94/0.98
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表4有关变量表
白适应码书增益
固定码书增益
长时滤波器增益
短时店滤波器增益
倾斜后滤波器增益
归一化增益
开环基音延迟
LP 系数（αo=1.0）
反射系数
倾斜后滤波器反射系数
LAR系数
LSF归一化频率
LSF量化的MA预测器
LSP系数
自相关系数
修正的自相关系数
LSP 加权系数
LSP量化器输出
表5有关常数表
0.60:[0.4 ~-0.7]
见表7
见 3.2.4
采样频率
带宽扩展
感知加权滤波器加权因子
感知加权滤被器圳叔因了
后滤波器加权因子
后滤波器加权困子
基音后滤波器加权因子
倾斜后滤波器加权因子
剧定（代数）码书
移动均值所测器码书
第一级 LSP 码书
第二级LSP码书（低郝）
SJ 20770—-2000
续表5
第二级LSP码书（高部）
增益码书 (第一级)
增码书(第二级)
见式(6)
见式（3)
CS-ACELP
3编码器功能描述
相关滞后窗
LPC分析窗
表6缩写调汇表
码激励线性预测
共钜结构代数 CELP
移动均值
最高有效位
均方差
对数面积比
线性预测
线谱对
线谱频率
尖量化
本章讲述图2表示的编码器中的各项功能：图4列出了一个详尽的信号流程。3.1预处理
语音编码器的输入信号为16bit PCM信号。在编码处理之前进行两须预处理：1)信号电乎调整；2）高通滤波。
电平调整的方式是将输入除以2，以减少定点计算中溢出的可能性。高通滤波用以滤除不希望出现的低频分量，采用一个载比频率为140Hz的二阶零/极点滤波器。电平调整和高道滤波组合，即将滤波器分子上的系数除以2。最终的滤波器形式为：Hhl(a)-0.46363718-0.92724705-+0.46363718-211.9059465z-1+0.9114024--2
H(=)滤波后的信号设为sn)，用于后面全部的编码器运算。3.2线性预测分析与量化
短时分析和综合滤波器是基于10阶的线性预测（LP）滤波器：LP综合滤波器定义为：
KAorKAca-
SJ 207702000
其中a，(=1.,10为（已量化）线性预测（LP）系数，短时预测或线性预测分析是对每个谱音懒用30ms不对称加窗后进行次自相关计算。每80样点（10ms），计算出加窗语音的自相关系数，并用列文中（Levinson）算法转换成LP系数。再将LP系数转换为LSP域用于量化和内插。内插的已量化与未量化滤波器系数LSP又转换LP滤波器系数（为每个子頔建立综合加权滤波器）。 8
预处理
高逊滤波及
期窗，自担关
列文册-杜宾舜法
I分析
自适应
够加加权
A(a)-→ tsp
LSP雅
内插及
LSP →A(2)
内插及
Lsp- a(z)
L2, 13
注：1）列安-杜法-
开环基音疫素
期积语音
求找开环
LST势激
闭环基百独索
《自适应码）
目标信号
(a)本个)
求找开环能音
延退培
计筑脉冲将应
每了顿
代数码书搜素
（固定码书)
计算码域
月标信号
在全郵40全位
上预选取可能
的脉冲幅斑
→获幸延迟
预滤波 P(2)
GAI,GI
VQ兆结物
GA2,GB2
-Levinsun-Durbin法
图 4CS一ACELP 编码器流程
iiiKAoNiKAca
搜索码字使
估值摄火化
计第中，选
收怖盛行效
蚂增益预测
存储媒更新
is2;C2
码报数
计算滋晰
及刻新
波器状态
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