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Complexity Scalability Design in the Internet Low Bit Rate Codec( iLBC ) for Speech Coding

Complexity Scalability Design in the Internet Low Bit Rate Codec( iLBC ) for Speech Coding. In: IEICE Trans. Information and Systems , vol. E93-D, no. 5, pp.1238-1243, May. 2010. F.K. CHEN ,K.B. KUO speaker: 許仕衡 2012/5/15. Outline. Introduction Internet Low Bit Rate Codec( iLBC )

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  1. Complexity Scalability Design in the Internet Low Bit Rate Codec(iLBC) for Speech Coding In: IEICE Trans. Information and Systems, vol. E93-D, no. 5, pp.1238-1243, May. 2010. F.K. CHEN ,K.B. KUO speaker:許仕衡 2012/5/15

  2. Outline • Introduction • Internet Low Bit Rate Codec(iLBC) • Complexity scalability design • Performance Analysis • Conclusion

  3. 1.Introduction(1/2) • Internet Low Bit Rate Codec(iLBC) • iLBC規格 • 音框模式:20ms、30ms • 傳輸率:15.2Kbps、13.33kbps • 音框長度:160點、240點 • 子區間數量:4、6 • iLBC是現今網路通訊軟體”Skype”的編碼核心之一，因為他可以改善在網路傳輸中，當封包遺失時的語音品質。

  4. 1.Introduction(2/2) • Internet Low Bit Rate Codec(iLBC) • 但因為iLBC計算複雜度較高，所以只能在高階手機或是電腦執行，因此提出了各種簡化計算複雜度的方法，來降低編碼的計算量。

  5. 2.iLBC(1/8) • iLBC語音編碼器，類似ITU和MPEG標準，都是先執行LPC分析，求出殘值訊號。 • iLBC使用了2種方式建立LPC係數: • differential pulse code modulation(DPCM) • dynamic codebook

  6. 2.iLBC(2/8) • DPCM對初始訊號編解碼，解碼出來的來當作初始的碼簿，並使用3 stages碼簿搜尋進行編碼。 • 動態碼簿包含4種碼簿可供搜尋 • base-codebook • expanded-codebook • augmented base-codebook • augmented expanded-codebook

  7. 2.iLBC(3/8) • 更新碼簿的過程 • 先找出最小的加權誤差值 • 為了避免同時決定最佳的g(m)、C(i)，所以採用了shape-gainvector quantization，求最大正規畫的相似度

  8. 2.iLBC(4/8) • shape-gainvector quantization • optimal gain

  9. 2.iLBC(5/8) • 利用R(i)的結果，進行碼簿更新與下一階段目標向量的更新 • 在iLBC標準裡，不同的搜尋範圍所使用到的碼簿不一樣

  10. 2.iLBC(6/8) • 對目標向量做更新動作 • 每個子區塊的碼簿更新完後，對基礎碼簿做更新動作

  11. 2.iLBC(7/8) • iLBC計算量分佈圖

  12. 2.iLBC(8/8) • 在iLBC標準中，但在IETF標準文件中建議，在搜尋expanded-codebook時，可以只搜尋base-codebook中，所搜尋出的最佳位置附近前後K個位置 K=17 • 計算量變為原始的31.8%~34.2%

  13. 3.Complexity scalability design(1/4) • 對內積作分割成S段 • Es(m)可以靠累加出來，但是累加的順序無法改變

  14. 3.Complexity scalability design(2/4) • 所以在這裡給他一個pilot 函數來給定累加順序

  15. 3.Complexity scalability design(3/4) • 目標訊號和相應的pilot函數在S=8的例子

  16. 3.Complexity scalability design(4/4) • 給定了pilot函數，可以把公式修改成，本篇論文稱為complexity scalabilityiLBC (CS-iLBC)

  17. 4.Performance Analysis(1/5) • 在Complexity scalability design裡，比較了設定不同N/S區的MOS-LQO平均數值、ND(%)、Std of ND、Complexity • 其中ND(%)

  18. 4.Performance Analysis(2/5) • 20ms

  19. 4.Performance Analysis(3/5) • 30ms

  20. 4.Performance Analysis(4/5) • 20ms modle

  21. 4.Performance Analysis(5/5) • 30ms modle

  22. 5.Conclusion(1/1) • MOS-LQO客觀評估衰減百分比，略低於原始語音品質，但計算量下降了15%~95%區間 • 經過了修改後的方法，計算量降低了，因此能在手機上發揮最佳效能。

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