【信号处理】声码器简介

声码器（Vocoders），也称为语音编码器，是一种用于分析和合成语音信号的设备或算法。它最初开发用于语音通信，以便在有限的带宽内有效传输语音信号。如今，声码器广泛应用于音乐制作、语音合成、音频处理和电信领域。

声码器的基本原理

声码器通过将语音信号分解为频谱成分和包络，然后对这些成分进行编码，从而达到压缩语音数据的目的。语音信号首先通过一组带通滤波器分解成多个频带。每个频带的信号强度表示语音的频谱包络。然后，这些包络信息与激励信号（通常是噪声或脉冲）结合，以重建原始语音信号。

声码器的工作流程

1. 分析阶段：

   • 滤波器组：输入语音信号通过一组带通滤波器分解成若干个频带，每个频带对应一个特定的频率范围。
   • 包络检测：检测每个频带信号的包络，得到语音信号在各频带上的强度变化信息。
   • 编码：将这些包络信息进行量化和编码，以减少数据量。

2. 合成阶段：

   • 激励信号：根据输入语音的特性选择适当的激励信号（如噪声信号或脉冲信号）。
   • 调制：用编码的包络信息调制激励信号。
   • 滤波器组：将调制后的信号通过一组与分析阶段相同的带通滤波器，重建出原始语音信号的近似值。

声码器的类型

1. 相位声码器（Phase Vocoder）：

   • 通过短时傅里叶变换（STFT）分析语音信号的相位和幅度信息，以实现时间和频率的独立控制。
   • 常用于时间伸缩和频