Generalized AbS 구조를 이용한 4kb/s ACELP 음성 부호화기의 설계

Abstract

본 논문에서는 generalized analysis-by-synthesis (AbS) 개념을 algebraic CELP 부호화기에 도입한 새로운 4kb/s 음성 부호화기를 설계하였다. 전체적인 구조는 G.729를 부분적으로 이용하였고, line spectrum pair (LSP) 양자화기와 적응코드북 및 여기코드북을 4kb/s 전송속도에 맞게 새로이 설계하였으며, 20㎳ 프레임 크기와 5㎳ lookahead를 고려해서 총 25㎳의 알고리즘 전송지연을 갖는다. 제안된 방식은 일반적인 AbS방식을 사용하는 CELP구조의 음성 부호화기가 4kb/s이하의 전송률에서 성능이 급격하게 떨어지는 단점을 보완하기 위해 저속에서 좋은 특성을 보이는 generalized AbS구조를 사용하였다. 그리고 LPC 계수는 LSP 계수로 변환한 후 예측 2단 VQ를 통해서 양자화하며, 여기 신호는 음질 저하를 최소화하며 복잡도를 감소시킨 shift 방식의 대수적 고정 코드북 구조를 사용하고, 적응코드북과 여기코드북의 이득은 VQ로 양자화 하였다. 본 논문에서 제시된 4kb/s 음성 부호화기의 주관적인 성능을 시험하기 위해 고정률 8kb/s QCELP와 A-B 선택 시험을 실시한 결과 전체적인 음질 성능이 거의 비슷한 수준을 가지는 것으로 나타났다. In this paper, we combine a generalized analysis-by-synthesis (AbS) structure and an algebraic excitation scheme to propose a new 4kb/s speech codec. This codec partly uses the structure of G.729. We design a line spectrum pair (LSP) quantizer, an adaptive codebook, and an excitation codebook to fit the 4 kb/s bit rate. The codec has a 25㎳ algorithmic delay, which corresponds to a 20㎳ frame size and a 5㎳ lookahead. At the bit rates below 4kb/s, most CELP speech codecs using the AbS principle have a drawback that results a rapid degradation of speech quality. To overcome this drawback we use the generalized AbS structure which is efficient for the low bit rate speech codec. LP coefficients are converted to LSP and quantized using a predictive 2-stage VQ. A low complexity algebraic codebook which uses shifting method is used for the fixed codebook excitation, and gains of the adaptive codebook and the fixed codebook are quantized using the VQ. To evaluate the performance of the proposed codec A-B preference tests are done with the fixed rate 8kb/s QCELP. As the result of the test, the performance of the codec is similar to that of the fixed rate 8kb/s QCELP.