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第
30
卷第
3
期
2010
年
3
月
计算机应用
Vo
l. 30 No.3
Ma
r. 2010
Journal of Computer Applications
文章编号
:1001
-9081(2010)03
-0761-04
基于语音质量预测的
Speex
自适应码率控制算法
蔡铁龙志军
2
伍星
1
(1.深圳信息职业技术学院信息技术研究所,广东深圳
518029;
2.
中兴通讯股份有限公司
UMTS
基带部,广东深圳
1518057)
(cai.
tie@
163.
com)
摘
要:为实现
IP
语音(
VoIP)
质量的动态管理与控制,提出了一种基于语音质量预测的自适应码率控制算法。
通过实时预测
VolP
通话的瞬时语音质量和总体语音质量,自适应地调整
Speex
编码参数,从而根据需要选择最佳编
码速率。实验仿真结采表明,提出的算法能够有效减少网络拥塞,提高
VolP
系统的语音质量。
关键词
:IP
语音;语音编码
;Speex;
自适应码率控制;语音质量预测
中图分类号
:T
凹
93
文献标志码
:A
Adaptive
rate
control algorithm
of
Speex codec based on speech quality prediction
CAI
Tie
1
,
LONG
Zhi-jun
2
,
WU
Xing
1
(1.
Institute
of
Informatwn Technology, Shenzhen Institute
of
Informatwn Technology, Shenzhen
Gu
αngdong
518029
,
Chin
α;
2. UMTS
B
α
seb
α nd
Department,
ZTE
Corporatwn, Shenzhen Guangdong
518057
, China)
Abstract:
To
manage and control the speech quality of VolP communication dynamically, an adaptive rate control
algorithm based
on
speech quality prediction was proposed. This algorithm predicted the instantaneous speech quality and the
integral speech quality of VolP in real time
to
adjust the encoding parameters of Speex codec adaptively.
Th
en it selected the
optimal encoding bit rate in need. The simulation results demonstrate that the proposed algorithm indeed reduces the network
congestion and improves the speech quality
of
VolP system.
Key
words:
VoIP; speech coding; Speex; adaptive rate control; speech quality prediction
。
引言
IP
语音
(Voice
over IP ,
VoIP)
是近年来广泛应用的一种
基于
IP
网络的实时语音通信系统,具有通话成本低廉、占用
带宽小、能提供各种多媒体服务等优点,是当今计算机网络和
通信领域研究的热点。为了支持Ir出
rnet
上的
VolP
应用,需
要尽量减小延迟、丢包等网络损伤对语音通信质量的影响,在
最大化网络资源使用率、避免网络拥塞的条件下获得更高的
语音通信质量。因此,近年来已有一些研究者在
VolP
应用的
码率和质量控制方面开展了大量的研究工作。例如文献[
1 J
采用网络抖动作为网络质量的参数来控制自适应多码率
(Adaptive
Multi-Rate
,
AMR)
编解码器的码率。文献
[2J
则采
用丢包率作为
VolP
系统中
ARM
编解码器码率选择的判决参
数。文献
[3J
提出了一种码率自适应方法,通过计算延迟和
丢包的滑动平均阂值实现码率选择。但是,上述这些方法所
采用的判决参数如延迟、丢包等都不能正确、直接地反映网络
真实状况,限制了码率控制方法的性能。文献
[4J
采用语音
质量感知评价
(Perceptual
Evaluation of Speech Quality , PESQ )
算法计算语音质量的平均意见得分
(Mean
Opinion Score ,
MOS)
值,用于改变
AMR
语音编码的码率,获得了一定的效
果。但这种算法每
5
s
需要对比接收端语音信号和参考语音
信号以计算语音质量的
MOS
值,因此缺乏灵活性和实时性。
收稿日期
:2009
-09
-29;
修回日期
:2009
-11 一
11
。
文献
[5J
采用对
G.711
、
G.726
和
G.729
三种速率的语音编码
算法进行动态选择,有效地提高了
VolP
语音通话的质量。但
所提方法只适用于国际电信联盟(
International
Telecommunication Union
,
ITU)
的语音编解码算法,对于
Speex
,
iLBC
等新算法或非
ITU
标准算法将无法应用。针对上
述算法存在的问题,本文提出了一种新的基于语音质量预测
的自适应码率控制算法用于
Speex
语音编解码器,该算法能
够实时地预测
VolP
语音质量用于控制
Speex
编码参数,从而
有效减少网络拥塞,提高
VolP
语音质量。
1
Speex
语音编解码器
Speex
是一种开源的基于码激励一线性预测(
Code
Excited Linear Prediction,
CELP)
的可变速率语音编解码器
[6]
它通过对原始语音帧进行线性预测编码
(Linear
Prediction
Codi
吨,
LPC)
分析,得到产生这组语音数据的声道模型参数,
从而实现高质量和低比特率的编码。
Speex
不仅提供了基于
码激励线性预测算法的编解码模块,而且还提供了噪声消
除、静音抑制和自动增益控制等语音预处理模块和声学回声
消除模块,为保障
IP
网络中的语音通信质量提供了技术手
段。此外,
Speex
还支持多种比特率,如
8
KHz
采样的低比特
率(窄带
2.15
-
24.6
Kb
ps)
、
16
KHz
采样的中比特率(宽带
3.95
-42.2
Kbps)
以及
32
KHz
采样的高比特率(超宽带)
,并
基金项目:广东省自然科学基金资助项目
(8151802904000012)
;深圳市科技计划项目
(SZ
阳
0708)
。
作者简介:蔡铁(1
977-)
,男,湖南长沙人,副教授,博士,主要研究方向:信号处理、语音处理与识别、模式识别;
龙志军(1
976
寸,男,湖
南长沙人,工程师,硕士,主要研究方向:宽带元线通信、信源编码、信道编码;
伍星(1
980
- )
,女,湖南委底人,讲师,硕士,主要研究方向:网络
信息系统、信息安全。