Capitolo 2 Codifica del segnale vocale - InfoCom

14 CAPITOLO 2. CODIFICA DEL SEGNALE VOCALE
Algoritmo di Levinson-Durbin
Un efficiente algoritmo ricorsivo per il calcolo dei coefficienti ap e della varianza σ2 v é l’algoritmo di Levinson-
Durbin, qui di seguito schematicamente riportato. L’algoritmo si basa sul calcolo dei coefficienti di modelli di
ordine crescente
• Inizializzazione
• Modello di ordine i
aii = −
σ 2 v0 = ˆRx(0)
a11 = − ˆ Rx(1)/ ˆ Rx(0)
σ 2 v1 = σ 2 v0(1 − a 2 11)
ˆRx(i)+
k=1,i−1 ai−1 k ˆ Rx(i − k)
σ 2 vi−1
aik = ai−1 k − aii ai−1 i−k, k=1, ···i − 1
σ 2 vi = σ 2 vi−1(1 − a 2 ii)
(2.3.9)
(2.3.10)
dove con ˆ Rx(n) si sono indicati i valori stimati dell’autocorrelazione del segnale a partire dai campioni disponibili.
I coefficienti aii sono anche detti coefficienti di riflessione. Un algoritmo alternativo é rappresentato dall’algoritmo
di Schur, che valuta direttamente i coefficienti di riflessione aii e si presta alla realizzazione in parallelo.
2.3.1 Regular Pulse Excitation- Long Term Prediction - Linear Prediction Coding
La codifica RPE-LTP-LPC é adottata nel GSM e conduce ad un bit-rate di sorgente di 13Kb/s. La codifica é
applicata su trame di 20 ms, corripondenti a 160 campioni estratti a 8KHz. Il filtro LPC é un filtro a soli poli
dell’ottavo ordine, ed é determinato in modo da minimizzare l’energia del segnale di eccitazione mediante l’algoritmo
di calcolo detto di Shur. Il segnale di eccitazione é calcolato mediante filtraggio (Short Term Filtering). Il segnale
cos´ ottenuto presenta una ridondanza dovuta ad una pseudoperiodicitá. Tale ridondanza é rimossa suddividendo la
trama di 160 campioni in quattro blocchi (ciascuno di 40 campioni). Per ogni blocco, si individua una predizione,
identificata in termini di ritardo e fattore di scala, a partire dai blocchi precedenti. Il residuo di predizione é quindi
filtrato passabasso e sottocampionato di un fattore 1/3. Si sceglie una delle tre sequenze sottocampionate; poiché la
fase scelta puó variare da blocco a blocco, essa é trasmessa insieme al valore di picco del residuo. Infine, le ampiezze
degli impulsi residui sono codificate con tecnica ADPCM. L’allocazione dei bit fra le diversi componenti codificate
é sintetizzata in Tabella 2.1. É interessante osservare che i parametri aii che descrivono il filtro LPC sono trasmessi
1+aii
.
codificando i relativi Log Area Ratio definiti come LARii def
=log 10
2.3.2 Adaptive Multirate Narrowband Codec
1 − aii
Il codec AMR é adottato nel sistema UMTS2.8 e possiede la proprietá di consentire l’adattamento del bit-rate alla
disponibilitá delle risorse di rete con un intervallo temporale di 20 ms. Il bit-rate puó variare da un massimo di
2.8Al codec AMR Narrowband si affianca il codec AMR wideband, adottato per servizi di streaming e di messaggistica multimediale, che
estende la banda a 507000Hz, ed opera a 9 differenti bit-rate fra i 6.6 e i 23.85 kbit/s, su campioni estratti a 16 KHz in un intervallo di 20ms.