ITU-T G 723 1 FRENCH-2006 Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5 3 and 6 3 kbit s《传输速率在5 3和6 3 kbit s的多媒体通信的双速率语音编码器 16号研究组》.pdf

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1、 Union internationale des tlcommunicationsUIT-T G.723.1SECTEUR DE LA NORMALISATION DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT (05/2006) SRIE G: SYSTMES ET SUPPORTS DE TRANSMISSION, SYSTMES ET RSEAUX NUMRIQUES Equipements terminaux numriques Codage des signaux analogiques par des mthodes autres que la MIC Codeur v

2、ocal double dbit pour communications multimdias achemines 5,3 kbit/s et 6,3 kbit/s Recommandation UIT-T G.723.1 RECOMMANDATIONS UIT-T DE LA SRIE G SYSTMES ET SUPPORTS DE TRANSMISSION, SYSTMES ET RSEAUX NUMRIQUES CONNEXIONS ET CIRCUITS TLPHONIQUES INTERNATIONAUX G.100G.199 CARACTRISTIQUES GNRALES COM

3、MUNES TOUS LES SYSTMES ANALOGIQUES COURANTS PORTEURS G.200G.299 CARACTRISTIQUES INDIVIDUELLES DES SYSTMES TLPHONIQUES INTERNATIONAUX COURANTS PORTEURS SUR LIGNES MTALLIQUES G.300G.399 CARACTRISTIQUES GNRALES DES SYSTMES TLPHONIQUES INTERNATIONAUX HERTZIENS OU SATELLITES ET INTERCONNEXION AVEC LES SY

4、STMES SUR LIGNES MTALLIQUES G.400G.449 COORDINATION DE LA RADIOTLPHONIE ET DE LA TLPHONIE SUR LIGNES G.450G.499 CARACTRISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION G.600G.699 EQUIPEMENTS TERMINAUX NUMRIQUES G.700G.799 Gnralits G.700G.709 Codage des signaux analogiques en modulation par impulsions et codage

5、 G.710G.719 Codage des signaux analogiques par des mthodes autres que la MIC G.720G.729 Principales caractristiques des quipements de multiplexage primaires G.730G.739 Principales caractristiques des quipements de multiplexage de deuxime ordre G.740G.749 Caractristiques principales des quipements de

6、 multiplexage dordre plus lev G.750G.759 Caractristiques principales des quipements de transcodage et de multiplication numrique G.760G.769 Fonctionnalits de gestion, dexploitation et de maintenance des quipements de transmission G.770G.779 Caractristiques principales des quipements de multiplexage

7、en hirarchie numrique synchrone G.780G.789 Autres quipements terminaux G.790G.799 RSEAUX NUMRIQUES G.800G.899 SECTIONS NUMRIQUES ET SYSTMES DE LIGNES NUMRIQUES G.900G.999 QUALIT DE SERVICE ET DE TRANSMISSION ASPECTS GNRIQUES ET ASPECTS LIS LUTILISATEUR G.1000G.1999 CARACTRISTIQUES DES SUPPORTS DE TR

8、ANSMISSION G.6000G.6999 DONNES SUR COUCHE TRANSPORT ASPECTS GNRIQUES G.7000G.7999 ASPECTS RELATIFS AUX PROTOCOLES EN MODE PAQUET SUR COUCHE TRANSPORT G.8000G.8999 RSEAUX DACCS G.9000G.9999 Pour plus de dtails, voir la Liste des Recommandations de lUIT-T. Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) i Recommandation

9、 UIT-T G.723.1 Codeur vocal double dbit pour communications multimdias achemines 5,3 kbit/s et 6,3 kbit/s Rsum La prsente Recommandation spcifie, dans le cadre de la srie de Recommandations de type gnral H.324, une reprsentation code qui peut servir comprimer la parole ou une autre composante dun si

10、gnal audio pour des services multimdias trs faible dbit binaire. Ce codeur possde deux dbits binaires associs: 5,3 kbit/s et 6,3 kbit/s. Le dbit suprieur correspond une meilleure qualit. Le dbit infrieur assure un niveau de qualit satisfaisant et offre aux concepteurs de systmes un degr supplmentair

11、e de flexibilit. Ces deux dbits sont des caractristiques obligatoires du codeur et du dcodeur. Il est possible de passer de lun lautre chaque limite de trame. Il est galement possible de choisir le fonctionnement en dbit variable au moyen dune mission discontinue avec remplissage de bruit pendant le

12、s intervalles sans paroles. Ce codeur a t optimis afin de reprsenter les paroles avec une qualit leve aux dbits indiqus ci-dessus, au prix dun faible degr de complexit. Il code des signaux de parole ou dautres signaux audio pour les transformer en trames utilisant un algorithme de prdiction linaire

13、par analyse-synthse. Le signal dexcitation est, pour le codeur dbit suprieur, conforme lalgorithme de quantification par impulsions multiples selon le critre du maximum de vraisemblance (MP-MLQ, multipulse maximum likelihood quantization) et, pour le codeur dbit infrieur, conforme lalgorithme de prd

14、iction linaire excitation par squences codes structure algbrique (ACELP, algebraic-code-excited-linear-prediction). La dure des trames est de 30 ms, plus une exploration supplmentaire de 7,5 ms, soit un dlai algorithmique total de 37,5 ms. Tous les dlais additionnels apports par ce codeur se compose

15、nt des dlais de traitement dans la ralisation, des dlais de transmission dans la liaison de communication et des dlais de stockage temporaire (tampons) pour le protocole de multiplexage. La description donne dans la prsente Recommandation est exprime en termes doprations mathmatiques en virgule fixe

16、, exactes au bit prs. Le code C de lANSI (american national standards institute), mentionn au paragraphe 5, fait partie intgrante de la prsente Recommandation et a priorit sur les dveloppements mathmatiques qui y sont contenus, en cas de divergence. On peut se procurer, dans un fichier lectronique,

17、un ensemble non exhaustif de squences de test pouvant tre utilises conjointement avec le code C. Cette rvision permet de corriger les erreurs signales dans les Guides dimplmentation ou dans des Rapports de runion de la CE 16. Source La Recommandation UIT-T G.723.1 a t approuve le 29 mai 2006 par la

18、Commission dtudes 16 (2005-2008) de lUIT-T selon la procdure dfinie dans la Recommandation UIT-T A.8. ii Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) AVANT-PROPOS LUIT (Union internationale des tlcommunications) est une institution spcialise des Nations Unies dans le domaine des tlcommunications. LUIT-T (Secteur de

19、 la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUIT. Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunications lchelle mondiale. LAssemble mondiale de normalisation des tlc

20、ommunications (AMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes dtude traiter par les Commissions dtudes de lUIT-T, lesquelles laborent en retour des Recommandations sur ces thmes. Lapprobation des Recommandations par les Membres de lUIT-T seffectue selon la procdure dfinie dans la Rsolut

21、ion 1 de lAMNT. Dans certains secteurs des technologies de linformation qui correspondent la sphre de comptence de lUIT-T, les normes ncessaires se prparent en collaboration avec lISO et la CEI. NOTE Dans la prsente Recommandation, lexpression “Administration“ est utilise pour dsigner de faon abrge

22、aussi bien une administration de tlcommunications quune exploitation reconnue. Le respect de cette Recommandation se fait titre volontaire. Cependant, il se peut que la Recommandation contienne certaines dispositions obligatoires (pour assurer, par exemple, linteroprabilit et lapplicabilit) et consi

23、dre que la Recommandation est respecte lorsque toutes ces dispositions sont observes. Le futur dobligation et les autres moyens dexpression de lobligation comme le verbe “devoir“ ainsi que leurs formes ngatives servent noncer des prescriptions. Lutilisation de ces formes ne signifie pas quil est obl

24、igatoire de respecter la Recommandation. DROITS DE PROPRIT INTELLECTUELLE LUIT attire lattention sur la possibilit que lapplication ou la mise en uvre de la prsente Recommandation puisse donner lieu lutilisation dun droit de proprit intellectuelle. LUIT ne prend pas position en ce qui concerne lexis

25、tence, la validit ou lapplicabilit des droits de proprit intellectuelle, quils soient revendiqus par un membre de lUIT ou par une tierce partie trangre la procdure dlaboration des Recommandations. A la date dapprobation de la prsente Recommandation, lUIT avait t avise de lexistence dune proprit inte

26、llectuelle protge par des brevets acqurir pour mettre en uvre la prsente Recommandation. Toutefois, comme il ne sagit peut-tre pas de renseignements les plus rcents, il est vivement recommand aux dveloppeurs de consulter la base de donnes des brevets du TSB sous http:/www.itu.int/ITU-T/ipr/. UIT 200

27、7 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralable de lUIT. Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) iii TABLE DES MATIRES Page 1 Introduction 1 1.1 Domaine dapplication 1 1.2 Dbits binaires 1 1.3 Signaux dentre possibles 1

28、1.4 Dlai . 1 1.5 Description du codeur vocal. 1 2 Principes de codage 2 2.1 Description gnrale. 2 2.2 Trameur 3 2.3 Filtre passe-haut 4 2.4 Analyse en codage prdictif linaire (LPC) . 4 2.5 Quantificateur des coefficients de paires de raies spectrales (LSP) . 4 2.6 Dcodeur des coefficients LSP. 6 2.7

29、 Interpolation des coefficients LSP 6 2.8 Filtre de pondration perceptive des formants . 7 2.9 Estimation de la tonie . 7 2.10 Traitement des sous-trames 7 2.11 Mise en forme du bruit harmonique . 7 2.12 Calculateur des impulsions de rponse. 8 2.13 Rponse entre nulle et soustraction des suroscillati

30、ons . 9 2.14 Prdicteur de tonie 9 2.15 Excitation au dbit suprieur (MP-MLQ) 9 2.16 Excitation au dbit infrieur (ACELP). 11 2.17 Dcodeur dimpulsions dexcitation 13 2.18 Dcodage des informations tonales 14 2.19 Mise jour de la mmoire 14 2.20 Affectation des bits. 15 2.21 Initialisation du codeur. 16 3

31、 Principes de dcodage. 16 3.1 Description gnrale. 16 3.2 Dcodeur des coefficients LSP. 17 3.3 Interpolateur des coefficients LSP 17 3.4 Dcodage des informations tonales 17 3.5 Dcodeur des impulsions dexcitation 17 3.6 Postfiltre fondamental 18 3.7 Filtre de synthse en codage LPC 19 3.8 Postfiltre de

32、s formants 20 3.9 Module de normalisation du gain. 20 iv Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) Page 3.10 Traitement par interpolation des trames . 21 3.11 Initialisation du dcodeur . 22 4 Condensation des flux binaires. 22 5 Code C de lANSI . 23 6 Glossaire . 24 Annexe A Schma de compression des silences. 27

33、 A.1 Introduction 27 A.2 Description du dtecteur VAD . 28 A.3 Description gnrale de lalgorithme CNG. 30 A.4 Description de lalgorithme CNG du codeur 32 A.5 Description du dcodeur. 37 A.6 Compression du flux binaire 39 A.7 Glossaire. 40 A.8 Programme source C en virgule fixe et calcul exact 41 Annexe

34、 B Spcification alternative en virgule flottante . 42 B.1 Introduction 42 B.2 Description de lalgorithme. 42 B.3 Code source en langage C de lANSI . 42 Annexe C Schma de codage de voie chelonnable pour applications hertziennes . 44 C.1 Introduction 44 C.2 Codeur de canal 45 C.3 Dcodeur de canal 55 C

35、.4 Code source en langage C et en virgule fixe 58 Fichier lectronique Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) 1 Recommandation UIT-T G.723.1 Codeur vocal double dbit pour communications multimdias achemines 5,3 kbit/s et 6,3 kbit/s 1 Introduction 1.1 Domaine dapplication La prsente Recommandation spcifie une r

36、eprsentation code qui peut tre utilise pour comprimer la composante vocale ou un autre signal audio de services multimdias trs faible dbit binaire. Lors de la conception de ce codeur, la principale application tudie a t la visiophonie trs faible dbit binaire, dans le cadre de la srie de Recommandati

37、ons du type H.324. 1.2 Dbits binaires Ce codeur possde deux dbits binaires associs: 5,3 kbit/s et 6,3 kbit/s. Le dbit suprieur correspond une meilleure qualit. Le dbit infrieur assure un niveau de qualit satisfaisant et offre aux concepteurs de systmes un degr supplmentaire de flexibilit. Ces deux d

38、bits sont des caractristiques obligatoires du codeur et du dcodeur. Il est possible de passer de lun lautre chaque limite de trame (toutes les 30 ms). Il est galement possible de choisir le fonctionnement en dbit variable au moyen dune mission discontinue avec remplissage de bruit pendant les interv

39、alles sans paroles. 1.3 Signaux dentre possibles Ce codeur a t optimis afin de reprsenter les paroles avec une qualit leve aux dbits indiqus ci-dessus, au prix dun faible degr de complexit. Les signaux acheminant des frquences musicales et autres signaux audio ne sont pas restitus aussi fidlement qu

40、e les signaux vocaux mais ils peuvent tre comprims et dcomprims au moyen de ce codeur. 1.4 Dlai Ce codeur transforme les signaux de parole ou dautres signaux audio en trames de 30 ms plus une priode dexploration de 7,5 ms, soit un dlai algorithmique total de 37,5 ms. Tous les dlais additionnels appo

41、rts par la ralisation et par le fonctionnement de ce codeur se composent des dures suivantes: i) dlais de traitement des donnes dans le codeur et dans le dcodeur; ii) dlais de transmission dans la liaison de communication; iv) dlais additionnels dus au stockage temporaire (tampons) pour le protocole

42、 de multiplexage. 1.5 Description du codeur vocal La description donne dans la prsente Recommandation pour lalgorithme de codage des signaux vocaux est exprime en termes doprations mathmatiques en virgule fixe, exactes au bit prs. Le code C de lANSI (american national standards institute), mentionn

43、au paragraphe 5, fait partie intgrante de la prsente Recommandation et reflte ce mode de description en virgule fixe au bit prs. Les dveloppements mathmatiques du codeur et du dcodeur, figurant respectivement dans les paragraphes 2 et 3, peuvent tre implments de diverses autres faons, ce qui nexclut

44、 pas la possibilit dune ralisation de codec non conforme la prsente Recommandation. La description en code C de lalgorithme figurant dans le paragraphe 5 a donc priorit sur les descriptions mathmatiques des paragraphes 2 et 3, en cas de divergence. On peut se procurer, auprs de lUIT, un ensemble non

45、 exhaustif de squences de test pouvant tre utilises conjointement avec le code C. 2 Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) 2 Principes de codage 2.1 Description gnrale Ce codeur est conu de faon fonctionner avec un signal numrique que lon obtient en filtrant dabord la bande tlphonique (Rec. UIT-T G.712) de le

46、ntre analogique, puis en lchantillonnant 8000 Hz puis en le convertissant linairement en mots MIC de 16 lments binaires pour lentre du codeur. Il convient deffectuer la conversion inverse vers le mode analogique par des moyens similaires la sortie du dcodeur. Dautres caractristiques dentre/sortie, c

47、omme celles qui sont spcifies par la Rec. UIT-T G.711 pour les donnes MIC 64 kbit/s, seront converties linairement en mots MIC de 16 bits avant codage, ou seront reconverties dans leur format appropri aprs dcodage linaire des mots MIC de 16 bits. Le flux binaire allant du codeur au dcodeur est dfini dans le cadre de la prsente Recommandation. Le codeur est fond sur les principes du codage prdictif linaire (LPC) par analyse et synthse, en vue de minimiser un signal derreur pondr par une courbe de perception. Le codeur travaille sur des