面向移动低码率音频编解码技术研究

论文摘要

移动通信的快速发展和3G、B3G试验网的开通,带动了移动音乐点播、手机音频广播、手机电视、移动音频会议等新兴移动音频增值业务需求的快速增长。这些业务涉及到的音频信号内容可能包括音乐、语音以及两者的混合音频;而且移动通信无线信道具有传输码率受限（可能低于10kbps）﹑传输环境比较恶劣等特点。新的业务需求促进了面向移动低码率音频编解码技术的研究。国际上3GPP组织推出了AMR-WB+（扩展宽带自适应多速率）移动音频编码标准,MPEG则推出了EAAC+,我国AVS工作组也于2005年底启动了AVS-M移动音频编码标准的制订并于2007年8月底完成了WD文档Beta 1.3版。本文首先介绍了国内外面向移动低码率音频编解码技术的发展现状,总结了现有的主流低码率音频编解码技术,着重研究了代数码激励线性预测（ACELP）技术,变换码激励编码（TCX）技术,以及AMR-WB+中使用的ACELP/TCX混合编码技术,该技术将传统语音编码ACELP技术和变换码激励编码技术TCX优势互补结合在一起,从而使AMR-WB+实现了同时对语音、音乐、混合音频等复杂音频信号高质量编解码,成为了3GPP和DVB推荐的面向移动低码率音频编解码技术。论文着重研究了AMR-WB+和AVS-M中的矢量量化技术,提出了一个新的矢量量化码本,该码本配合一种新的码字搜索方法设计,两者共同构成了AVS-M中基于分裂表的标量和矢量结合的量化方法（简称分裂表矢量量化方法）。制订码本的主要原则是结合考虑特征码字的容量和使用频率,使容量有限的量化码本包含尽可能多的使用频率高的特征码字;同时结合新的码字搜索方法中的奇化编码、反转编码等方法对码字的特殊要求,筛选Q4码本的码字。最后,论文研究了AVS-M音频编码技术,说明了目前参与参考代码联调的情况。文中设计了方案对AVS-M进行了性能评测和问题定位,其参考代码对某些序列编解码时,音质稍次于用AMR-WB+技术编解码。找出问题原因,提升AVS-M编解码音质是后续工作的首要任务。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 音频编码技术的发展
• 1.1.1 音频压缩编码技术分类
• 1.1.2 音频编码标准的发展
• 1.2 移动音频编码技术的发展
• 1.2.1 移动音频编解码特点
• 1.2.2 移动音频编码标准发展现状
• 1.3 本文的研究目标和意义
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 主流低码率音频编解码技术
• 2.1 3GPP 推荐AMR-WB+技术
• 2.2 ACELP 语音编码技术
• 2.2.1 ACELP 中使用的基本技术
• 2.2.2 ACELP 技术原理
• 2.2.3 ACELP 技术的应用
• 2.3 感知音频编码技术
• 2.3.1 感知音频编码技术原理
• 2.3.2 感知音频编码技术的应用
• 2.4 变换码激励编码（TCX）技术
• 2.4.1 TCX 技术原理
• 2.4.2 TCX 技术编码流程
• 2.5 ACELP/TCX 混合编码技术
• 2.5.1 四种可选编码模式
• 2.5.2 两种搜索模式
• 2.5.3 实测各编码模式使用情况
• 2.6 本章小结
• 第3章 AVS-M 矢量量化码本设计
• 3.1 矢量量化技术
• 3.1.1 矢量量化技术基本原理
• 3.1.2 基本的矢量量化系统
• 3.2 AVS-M 矢量量化器设计目标
• 3.3 AMR-WB+中的格型矢量量化器
• 3.4 AVS-M 中的分裂表矢量量化
• 3.4.1 分裂表矢量量化中的码字搜索方法
• 3.4.2 分裂表矢量量化中码本的设计
• 3.5 分裂表矢量量化码本设计
• 3.5.1 格空间的选择
• 3.5.2 特征码字（Leader）
• 3.5.3 码本结构
• 3.5.4 分裂表矢量量化码本设计的特殊原则
• 3.5.5 分裂表矢量量化码本码字选取
• 3.6 分裂表矢量量化码本性能评测
• 3.6.1 客观评测
• 3.6.2 主观评测
• 3.7 本章小结
• 第4章 AVS-M 音频编解码技术性能评测
• 4.1 AVS-M 音频编解码技术概述
• 4.1.1 AVS-M 标准制订
• 4.1.2 AVS-M 编码技术概述
• 4.2 AVS-M 性能评测方案
• 4.3 主客观音质评测
• 4.3.1 TVC 与TCX 性能评测
• 4.3.2 AVS-M 性能测试
• 4.4 算法复杂度
• 4.4.1 AMR-WB+算法复杂度
• 4.4.2 TCX 和TVC 算法复杂度
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结和展望
• 参考文献
• 附录A：缩略语
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文