小波變換在語(yǔ)音壓縮中的應(yīng)用1

1、小波變換在語(yǔ)音壓縮中的應(yīng)用摘要本文介紹了小波變換在語(yǔ)音壓縮中兩種新技術(shù)。第一種技術(shù)是消除了低于某一閾值與能量值小波分解高頻系數(shù)的零小波變換。第二種技術(shù)是平均零小波變換，它除了履行第一種技術(shù)所要達(dá)到的目標(biāo)之外，它平均分解的小波近似系數(shù)。這些系數(shù)幾乎不變，是較高層次的分解轉(zhuǎn)化。然后，小波系數(shù)在傳輸前，用Lloyd量化的算法和編碼和熵編碼技術(shù)，在接收端，接收信號(hào)進(jìn)行解碼，然后才處理減少量化。1引言信號(hào)壓縮在語(yǔ)言交際系統(tǒng)中起著重要的作用。它產(chǎn)生一個(gè)緊湊的數(shù)據(jù)表示，允許有效的存儲(chǔ)和資料傳送。在參考【一】中，據(jù)報(bào)道，語(yǔ)音信號(hào)采樣量化的8位/樣本，在64千位/秒的水平，即在8kHz被壓縮到2.4千比特/有足

2、夠的清晰度，但缺乏一些自然性。在某些應(yīng)用中，例如音頻會(huì)議和互聯(lián)網(wǎng)，語(yǔ)音壓縮質(zhì)量應(yīng)該比電話質(zhì)量更好。本文中提出了兩種新的壓縮技術(shù)。每一種技術(shù)都在后來(lái)被證明，不僅產(chǎn)生了一個(gè)更高的壓縮比，而且實(shí)現(xiàn)了在較高信噪比條件段的質(zhì)量的提高和平均意見得分值測(cè)試比率的提高。本文中所討論的語(yǔ)音壓縮技術(shù)是基于離散小波傳輸。提出的這種技術(shù)比現(xiàn)有的技術(shù)更加簡(jiǎn)單而有效。語(yǔ)音信號(hào)分為成段長(zhǎng)度為20毫秒時(shí)域，每個(gè)部分轉(zhuǎn)化利用離散小波變換。小波變換系數(shù)的能量值低于某一臨界值是由零改為水平，從而定義了一個(gè)新的小波變換技術(shù)，它被稱為零小波變換。利用小波變換在語(yǔ)音信號(hào)和分解的策略，得出兩種詳細(xì)而近似的系數(shù)。已經(jīng)注意到，近似系數(shù)的小波分

3、解在高水平下幾乎不變。因此，只需發(fā)送此常數(shù)的值再加上信號(hào)段時(shí)間長(zhǎng)度。這建議使用另一種被稱為平均零小波變換的技術(shù)。小波變換系數(shù)進(jìn)行量化用勞埃德優(yōu)化的算法，并利用熵編碼后的編碼方法。在接收端，信號(hào)壓縮重建，將在后面介紹。重建信號(hào)的壓縮比和質(zhì)量指標(biāo)方面的評(píng)估，是為了將兩個(gè)新的技術(shù)和現(xiàn)有如傳統(tǒng)的離散余弦變換和離散小波變換的進(jìn)行比較。本文在第二節(jié)中簡(jiǎn)要討論小波變換和壓縮技術(shù)。第三節(jié)將專門為計(jì)算機(jī)仿真，它是適用于零小波傳輸和平均零小波傳輸?shù)囊粋€(gè)阿拉伯文和英文語(yǔ)音數(shù)據(jù)集。本文報(bào)道了一系列主觀和客觀音質(zhì)用Matlab和C語(yǔ)言編寫的程序進(jìn)行的結(jié)果。第四節(jié)包括結(jié)論以及后續(xù)工作。2小波變換和壓縮技術(shù)2.1 小波變換

4、小波變換被廣泛的應(yīng)用與多個(gè)領(lǐng)域，尤其是在信號(hào)的壓縮和編碼方面。在【4】【5】【6】【7】中引進(jìn)了許多優(yōu)秀的小波理論。離散小波變換想法的背后是代表作為一個(gè)基礎(chǔ)功能上設(shè)置一個(gè)帶權(quán)的總和信號(hào)即被縮放和時(shí)間移動(dòng)的單個(gè)母板的小波x（t。 2.2 壓縮技術(shù)最有效的壓縮方案涉及改變輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)投影功能的基礎(chǔ)上，再設(shè)置它的編碼產(chǎn)生的變換系數(shù)。最近，使用最廣泛的轉(zhuǎn)化一直是塊離散余弦變換【6】。因此，離散小波變換在已收到的語(yǔ)音壓縮領(lǐng)域的語(yǔ)音質(zhì)量得到了極大關(guān)注。語(yǔ)音信號(hào)可分為表示（如脈沖列車）和清音（如噪音）激發(fā)九，其中的語(yǔ)音壓縮的根本目的是減少傳輸?shù)奈?，同時(shí)保持一個(gè)可接受的語(yǔ)音質(zhì)量。這是通過(guò)消除言論無(wú)聲的一部分

5、，被迫零之后，離散小波變換的低能量。離散變換可以通過(guò)一個(gè)八度頻帶濾波器組擴(kuò)展【6】，其中信號(hào)拆分通過(guò)兩通道濾波器組首先計(jì)算。然后，低通再次使用的版本是分裂低通/高通濾波和向下采樣等。如果是雙通道濾波器組正交，那么它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)離散正交變換。信號(hào)的兩個(gè)較低分辨率版本，一個(gè)低通（或粗分辨率）和高通（或罰款分辨率）和本從一個(gè)低通輸出過(guò)程遞歸應(yīng)用版本，分裂是稱為多分辨率分解。這都說(shuō)明了多分辨率分解圖1，圖2與建議的技術(shù)的其他區(qū)塊。由于準(zhǔn)平穩(wěn)的語(yǔ)音信號(hào)，他們及時(shí)可以使用分割處理。各段語(yǔ)音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化利用離散小波變換。此轉(zhuǎn)換將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)加上被稱為近似和細(xì)節(jié)尺度的波動(dòng)系數(shù)幾個(gè)當(dāng)?shù)仄骄?，分別為CA和CD. 這

6、些系數(shù)具有高能量低頻率，低能量高頻率【12】。因此，低頻系數(shù)和高頻部分系數(shù)，取決于能源閾的選擇，需要重建言語(yǔ)。低于閾值的其他系數(shù)將被設(shè)置為零，一個(gè)特殊的字符將在這些系數(shù)傳輸時(shí)負(fù)責(zé)確定其位置和長(zhǎng)度。這種被成為零小波變換的技術(shù)將導(dǎo)致一個(gè)好的重建語(yǔ)音質(zhì)量非常低的比特率。因此，有一個(gè)良好的特定的語(yǔ)音壓縮特性的變換，具有大量的系數(shù)為零。此外，在高層次的小波分解中，值得注意的是CA的系數(shù)幾乎不變。因此，只需要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，代表此常數(shù)的值，以及這些系數(shù)各自的長(zhǎng)度。這種壓縮技術(shù)被稱為平均零小波變換。以上所描述的各種小波變換技術(shù)都是遵循勞埃德最優(yōu)量化算法和熵編碼【2】和【3】。圖1和圖2顯示的離散小波變換的分解

7、和反離散小波變換的兩個(gè)步驟與建議技術(shù)改造來(lái)實(shí)現(xiàn)所建議的零小波變換的語(yǔ)音信號(hào)壓縮方案的重建。在圖1，一塊電磁意味著在輸出小波系數(shù)的能量措施。從這個(gè)塊輸出分為兩路。一個(gè)路徑通過(guò)一定的閾值水平（BT）以下的系數(shù)與能源而另一個(gè)路徑通過(guò)其余的系數(shù)。這些系數(shù)分別表示為（BT）的SC和CDi，其中SC代表一個(gè)特殊字符，我表示分解的水平。如圖1所示的交換機(jī)SW，允許使用SC或CDI的系數(shù)取決于要處理上述能量閾值確定的標(biāo)準(zhǔn)。圖2顯示了一個(gè)框圖說(shuō)明了語(yǔ)音信號(hào)的分解重構(gòu)反離散小波變換。插入指定的DC塊零組件的地方系數(shù)能量低于閾值水平BT，經(jīng)檢測(cè)到特殊字符；SC。否則，CDi 系數(shù)允許在正常情況下通過(guò)。圖一表示零小波變換的分解。圖二分解重構(gòu)反離散小波變換4 結(jié)論 本文提出兩種語(yǔ)音信號(hào)壓縮技術(shù)零小波變換和平均零