[发明专利]一种语音编码选择性加密方法

说明书

技术领域

本发明涉及语音编码技术领域。尤其是涉及一种语音编码选择性加密方法，特别是涉及G.729语音编码的选择性加密方法。

背景技术

随着通信业务需求的飞速增长，为了保证通信业务数据的传输，人们大力开展各种数据压缩技术的研究工作。而语音信号的压缩数字化传输，是多年以来人们一直努力的方向。

现有技术一般采用低速率语音编码技术进行语音传输。低速率语音编码是在尽量减少失真的情况下，降低编码速率，以便减小传输时所占用的带宽。其相比较于模拟传输，可以节省带宽，便于实现与互联网(Internet Protocol，IP)的融合。

G.729是国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)为低码率多媒体通信制定的语音编码标准。该语音编码方案是ITU-T H.324标准系列的组成部分，能够以非常低的码率压缩语音或多媒体设备的其它音频信号分量，G.729语音信号的采样频率为8kHz，帧长10ms。G.729采用了共轭结构代数码激励线性预测(Conjugate-SstructureAlgebraic-Code-Excited Linear-Prediction，CS-ACELP)算法，它是基于码激励线性预测(Code-Excited Linear-Predictive，CELP)的编码技术，每80个样点为一个语音帧，根据语音信号的数学模型，综合利用线性预测编码(Linear Predictive Coding，LPC)、合成分析法(Analysis-By-Synthesis，ABS)、矢量量化(Vector Quantizer，VQ)以及感知加权(Perceptual Weighting)等技术，对语音信号分析并提取各种参数(线性预测滤波器系数、自适应码本(Adaptive codebook)和固定码本(Fixed codebook)中的码本索引、自适应码本矢量增益和固定码本矢量增益)，把这些参数编码发送。解码端把收到的比特流恢复成参数编码，解码得到各个参数，用自适应码本索引从自适应码本中得到自适应码矢量，用固定码本索引从固定码本中得到固定码矢量，分别乘以它们的增益，按点相加后构成激励序列。用线性预测滤波器系数构成合成滤波器，用自适应码本方法实现长时或基音合成滤波，计算出合成语音后，用后置滤波器进一步增强音质。

如图1所示，为G.729编码原理图。

输入信号先经过高通滤波预处理，处理之后形成的语音信号作为后续分析的“输入信号”。信号预测分析每帧进行一次线性预测(Linear Predictive，LP)分析，计算LP滤波器系数，这些参数转换为线谱对(Line Spectrum Pairs，LSP)，由于它是频域参数，所以和语音信号谱包络的峰有更紧密地联系，同时用LSP参数构成合成滤波器容易保证稳定性，且LSP具有误差相对性，即某个频率点上的LSP偏差只对该频率附近的语音产生影响。对LSP参数的量化，采用两级预测分裂式矢量量化，用一个4阶滑动平均(MovingAverage，MA)预测器预测当前帧的LSP系数计算值和预测值差值，用两级VQ量化。第一级LSP矢量维数为10维，用7比特编码；第二级的量化输入，是第一级量化器的量化输出与其输入的差，其输出分裂为两个5维码本L2，L3，每个码本用5比特编码。激励信号用合成分析法(ABS)搜索，以原始语音与合成语音的误差感知加权最小为测度进行搜索。该过程是将误差信号通过一个感觉加权滤波器，感知加权滤波器用未量化的LP系数构造而成。