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G.723.1性能特點
G.723.1是雙速率I.PAS聲碼器,低速率的編碼比特率為5.3khit/s;高速率為6.3khit/s,線性預測也采用前饋型前向自適應,并使用預視。幀長30ms,分為4個子幀。即每個子幀含60個抽樣信號,予視7.5ms。
ITU-T/制訂G.723.1標準的主要應用目標是低比特率可視電話,要求比特率低于9.6khit/s,后來提出的候選方案都在5.0-6.8khit/s范圍內(nèi),因此決定采用6.3khit/s,后來為了增加靈活性又增加了5.3khit/s速率。根據(jù)幀長和預視長度估計其單向系統(tǒng)時延為97.Sms。實際上該時延值是根據(jù)應用要求反推得到的。在可視電話中視頻幀長為200ms,話音時延應與之適配。考慮到話音可能包含一次編碼匯接,因此其單向時延應不大于IOOms,并由此確定了幀長。
G.723.1為多信道操作提供全工和半工傳輸能力,這在綜合處理數(shù)字信號的多媒體系統(tǒng)中是非常有用的。在語音通信領域,音頻質(zhì)量要比那些由更好的魯棒性多媒體數(shù)字信號編碼器提供如G.711等的方式低。也許正是因為這些,G.723.1標準被其它互聯(lián)網(wǎng)用戶語音傳輸協(xié)議做取代。
和G.729相比,線性預測和激勵生成的基本原理相同,其主要區(qū)別是6.3kbit/s模式固定碼本激勵信號的空間劃分有所不同。G.729是將子幀空間劃分為4個子集,在每個子集中確定l個脈沖激勵,稱之為代數(shù)碼本激勵(ACEIP),5.3kbit/s模式與之基本相同。6.3kbit/s模式是將子幀空間劃分為奇偶2個子集,然后在其中一個子集的任意位置確定固定數(shù)量的脈沖激勵,稱之為多脈沖最大似然量化器(MP-MLQ),對應的搜索方法稱為順序多脈沖搜索法。另一點差別是基音預測方法。G.729采用的是自適應碼本法,候選碼本矢量直接輸入加權(quán)合成濾波器,由此搜索確定最佳矢量。G.723.1采用的是基音預測濾波器法,最佳碼本矢量經(jīng)由獨立的預測濾波器搜索確定。另外,G.723.1幀長較長,比特率自然可以降低,其代價是時延加大。復雜度則介于G.729和G.729A之間。話音質(zhì)量和G.729相仿。
G.723.1編碼器
G.723.1編碼器結(jié)構(gòu)如圖4.11所示:
圖中輸入信號y[n]為16bit線性PCM信號,其它型式的輸入信號必須經(jīng)過適當轉(zhuǎn)換處理。成幀器采集240個抽樣信號組成幀信號S[n],經(jīng)高通濾波器后形成編碼器實際處理的幀信號x[n]。x[n]劃分成60個抽樣信號一組(子幀),供后續(xù)處理。
線性預測編碼(LPC)分析對每一子幀輸入信號進行自相關系數(shù)計算,經(jīng)遞推得出10階線性預測濾波器Ai(Z)的系數(shù)厄jf。最后一個子幀濾波器AiZ)的系數(shù)轉(zhuǎn)換成線譜對(LSP)系數(shù),去除直流分量后,采用3段分割矢量量化,每段碼本索引為8bit,總共為24bit,發(fā)往接收方。
G.723.1解碼器
G.723.1解碼器結(jié)構(gòu)如圖4.12所示:
解碼按幀進行。首先解碼量化的LPC索引,建立LPC合成濾波器A(z)?! γ恳蛔訋獯a接收到的自適應碼本激勵和固定碼本激勵,其和e[n]輸入合成濾波器。自適應后置濾波器包括基音后置處理器和共振峰后置濾波器。
前者為長時相關濾波,置于合成濾波器之前,按子幀執(zhí)行,用于改善合成話音質(zhì)量。后者為短時相關濾波,置于合成濾波器之后。定標單元恢復原信號能量。其定標值為:
然后據(jù)此值及上一子幀的比例因子,組合生成本子幀的比例因子:
此外,和G.729一樣,解碼器也設有幀丟失處理功能。如果發(fā)現(xiàn)幀丟失,解碼器由正常解碼方式轉(zhuǎn)為幀丟失屏蔽方式,通過以前數(shù)據(jù)和內(nèi)插操作生成替代話音幀。