适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法 本发明是语音信号的数据处理方法，适用于语音通信领域。
在现有的通信传输系统中，如GSM移动通信系统及互联网等传输系统中，将语音信号进行传输的语音数据处理方法都为语音编码数据传输，目前常用的语音编码技术主要为波形编码、参量编码及混合编码技术，这类语音编码技术的特点在于对瞬时语音信号进行编码处理，即对语音模拟信号进行编码处理得到的编码数据为毫秒级时间段上的语音模拟信号的对应瞬时语音编码数据，因此，将语音信号进行传输的语音数据处理的现有方法为瞬时语音信号编码数据传输；以码本激励线性预测编码方式为例，其语音模拟信号划分为毫秒级的帧进行数据编码，采用这类编码及传输的优点在于可以真实地传输原始语音发音信号的瞬时特征；由于人类语音为长时间持续音频信号，即人类的字、词、句等语音发音需要持续几百毫秒以上才具有实际意义上的可懂性，则现有的这类语音编码数据前后之间在语音的构成上具有相互依赖关系，即对这类语音编码数据的传输要求有一段时间的连续传输才能完整地传输语音字、词及句的发音，因此在传输中除要求保证的传输率外，数据之间不能有较大地延迟，这对传输系统就要求有较高及固定的传输速率才能保证语音传输效果，否则会出现语音变音失真；根据目前的技术，对语音信号的传输采用这类语音编码传输的数据处理方法时，其传输率通常为每秒几千比特，这样才能保证接收端的语音还原质量；以参量编码技术中的线性预测编码技术为例，其参量取样时长为10-20ms，理论上传输率可以为每秒几百比特的数量级，在实际中采用的是每秒2400比特的传输率；在有些传输系统中，如互联网，无线分组服务系统等，由于采用的是数据包分组交换传输体制，因数据传输路径随时变化及数据传输繁忙等因素的影响，其传输率为变化值，编码数据在传输中有随机性延迟，这种现象会造成语音传输失真，因此在这类传输系统中，现有的在语音信号传输中的语音数据处理方法会受到因传输率的限制及变化而影响对语音信号的传输效果。
鉴于上述原因，本发明的目的是设计一种能在低速率及变速率传输系统中实现对语音信号传输的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法。
本发明是一种通过包括有计算机处理系统、计算机外部输入输出设施、存储器、传输系统、语音数字化处理器、语音还原器等装置所执行的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法，所述的计算机处理系统存储有操作程序及语音数据库，对输入的语音信号进行数字化处理后的语音数据，其特征在于所述的在语音发送端的计算机处理系统存储的语音数据库中的语音音节数据与语音识别码相对应；语音接收端的计算机处理系统存储的语音数据库中的语音音节数据与语音地址码相对应；通过计算机输入设施选定的语音特征标识码；存储有操作程序的计算机处理系统执行如下操作：
(a)在语音发送端的计算机处理系统将语音数据与语音数据库中的语音音节数据进行比较、分析判定，得到语音识别码；
(b)将语音识别码进行编码得到对应的语音地址码：
(c)将语音地址码及其语音特征标识码进行传输编码得到传输数据编码，并通过传输系统将该传输数据编码传输到语音接收端；
(d)在语音接收端的计算机处理器系统将接收到的传输数据编码进行传输解码得到对应的语音地址码及其语音特征标识码；
(e)根据语音地址码检索语音接收端的语音数据库得到对应的语音音节数据并根据其语音特征标识码设定的特征输出语音数据。
本发明的系统组成如图1所示，其中包括有：
(A)语音数字化处理器；(B)语音发送端计算机处理系统；(C)传输系统；(D)语音接收端计算机处理系统；(E)语音还原器；(F)语音发送端存储器：其中存储有语音数据库、语音识别码编码程序、语音地址码编码程序及传输编码程序；(G)语音接收端存储器：其中存储有传输解码程序、语音数据库及语音检索程序。
本发明的工作方式及工作过程叙述如下：
在语音发送端的计算机处理系统建立存储的语音数据库中的语音音节数据与语音识别码相对应，在语音接收端的计算机处理系统建立存储的语音数据库中的语音音节数据与语音地址码相对应，即在语音接收端的计算机操作程序的控制下根据语音地址码可以从语音接收端的语音数据库中检索出对应的语音音节数据；通过计算机输入设施选定表示所传输语言语音的语种、音色、节奏快慢等特征的语音特征标识码；在语音发送端的计算机操作程序的控制及操作下，通过对输入的语音信号进行数字化处理得到语音数据，语音识别码编码程序将该语音数据与语音数据库内的语音音节数据进行比较、分析及判定，得到对应的语音识别码，语音地址码编码程序对该语音识别码进行编码，得到对应于该语音识别码的语音地址码，传输编码程序将该语音地址码及设定的语音特征标识码编译为适合传输系统传输的数据格式的传输数据编码，然后通过传输系统将该传输数据编码传输到语音接收端；在语音接收端的计算机操作程序的控制及操作下，传输解码程序将接收到的传输数据编码解码还原成对应的语音地址码及其语音特征标识码，语音检索程序根据得到的语音地址码，从语音数据库检索出对应的语音音节数据，并根据语音特征标识码设定的语种、音色、节奏快慢等特征输出语音数据，再通过语音还原器将语音数据还原成语音模拟信号输出。
由上述本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法的工作方式及工作过程可看出，本发明的方法使通过传输系统传输的代表语音的数据不是语音信号的瞬时语音编码数据，而是对应于该语音音节发音的语音地址码编码数据；因为在语音音节的识别及数据传输延迟上会丢失原始语音信号的一些个体特征，如语种、音色、节奏快慢等，故本方法采用了语音特征标识码作为人为设置标识来决定放音效果，以便于使用者选定不同的语种、音色、节奏快慢等个性化语音特征；由于人类语言的发音可以用音素、音节来划分，其中由音素构成音节，而音节组成了语言发音，因此对于语言的语音交流，可以看成为对语音音素或音节的发送与接收来传输表达语言意义；对于一个语种来说，其语言的语音发音音素、音节种类是有限的；以汉语标准普通话为例，其基本发音音素为二十六种，由二十六种音素组成的语音发音音节(包括音调变化)为一千三百二十种，采用十一位二进制语音地址码就能代表其全部的语音音节的发音，即采用11比特的编码数据就可以代表汉语标准普通话的一千三百二十种语音音节，这一千三百二十种语音音节又组成了汉语标准普通话的全部语言字、词及句的发音，因此在传输系统中传输这11比特的语音音节地址码编码数据就可以代表传输汉语标准普通话的语音发音；对汉语标准普通话语音的传输，在正常说话状态下，以每秒三个音节的发音速率计算，采用对代表其语音发音音节的语音地址码的数据编码的传输只需要每秒33比特就可以完成，与现有的瞬时语音信号编码数据传输方法相比减少了传输率，并且，因为传输的是语音音节的数据编码，对传输系统的固定传输率要求也可以降低，因为如果传输率发生变化而出现传输延迟时，只会引起语音音节之间的延迟，对于语言的语音来说仍具有可懂性，在这方面，由于汉语标准普通话具有一字一音节的发音特点，所以采用本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法传输汉语标准普通话有着明显的优势；因此，在语音通信中，采用本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法可以在低速率及变速率传输系统中实现对语音信号的传输。
附图为本发明的实施例。其中：
图1为本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法的系统组成图。
图2为本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法的电原理结构图。
图3为本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法的语音发送端的主程序流程图。
图4为本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法的语音接收端的主程序流程图。
本发明实施详述如下：
按附图2所示结构配置本发明，其中：(A)为语音数字化处理器：采用受话器、模/数转换器等组成；(B)为语音发送端计算机处理系统：采用现有的计算机处理系统；(C)为传输系统：采用现有的网络传输系统；(D)为语音接收端计算机处理系统：采用现有的计算机处理系统；(E)为语音还原器：由数/模转换器、音频放大器、扬声器等组成；(F)为语音发送端存储器：采用现有计算机存储器，其中存储有语音数据库、语音识别码编码程序、语音地址码编码程序及传输编码程序；(G)为语音接收端存储器：采用现有计算机存储器，其中存储有传输解码程序、语音数据库及语音检索程序。
在语音发送端的计算机处理系统建立存储语音数据库，其中的语音音节数据与语音识别码相对应；在语音接收端的计算机处理系统建立存储语音数据库，其中的语音音节数据与语音地址码相对应；
按附图3所示的主程序流程图编制语音发送端的操作程序，本程序工作过程为：(1)对系统进行初始化；(2)根据计算机外部输入设施或预先的默认设置选定语音特征标识码；(3)将输入的语音信号进行数字化处理；(4)由语音识别码编码程序所执行的将经数字化处理得到的语音数据与语音数据库内的语音音节数据进行比较、分析及判定，将语音数据编译为对应的语音识别码；(5)由语音地址码编码程序所执行的将该语音识别码编译为对应于语音接收端的语音数据库的语音地址码；(6)由传输编码程序所执行的将该语音地址码及其语音特征标识码编制成符合传输系统规定的数据格式的传输数据编码；(7)将该传输数据编码发送到传输系统输入端；(8)检测传输数据编码是否发送完毕，一旦发送完毕就返回，执行下一个阶段的语音数据处理过程；在上述各处理过程中，各部分对数据都具有独立处理及暂存能力，当某一部分程序尚未完成而前一程序又接到新的数据时，前一程序部分将新的输入数据进行处理及暂存。
按附图4所示的主程序流程图编制语音接收端的操作程序，本程序工作过程为：(1)对系统进行初始化；(2)检测传输系统有无传输数据编码输出；(3)当传输系统输出传输数据编码时，由传输解码程序所执行的将接收到的传输数据编码解码还原为对应的语音地址码及其语音特征标识码；(4)由语音检索程序所执行的根据语音地址码对语音数据库进行语音检索，找出对应的语音音节数据；(5)根据语音特征标识码确定输出语音数据；(6)将输出的语音数据通过语音还原器还原成语音模拟信号；(7)检测语音数据是否输出完毕，一旦输出完毕就返回，执行下一个阶段的数据接收及处理过程；在上述各处理过程中，各部分对数据都具有独立处理及暂存能力，当某一部分程序尚未完成而前一程序又接到新的数据时，前一程序部分将输入的数据进行处理及暂存。
这样就完成了本发明的实施。
对于本发明的实施，本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法还可以使在语音发送端的计算机处理系统建立存储的语音数据库中的语音音素数据与语音识别码相对应；在语音接收端的计算机处理系统建立存储的语音数据库中的语音音素数据与语音地址码相对应；在语音发送端的计算机处理系统将输入的语音信号与语音数据库中的语音音素数据进行比较、分析判定，得到语音识别码；在语音接收端的计算机处理器系统根据语音地址码检索查询语音接收端的语音数据库，得到对应的语音音素数据；采用这样的方式可以使语音接收端的语音放音效果更接近语音发送端的语音发音。
对于本发明的实施，本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法的语音发送端的计算机处理系统存储的操作程序还可以将语音识别数据编译为语音地址码及语音特征标识码；采用这样的方式可以使语音接收端的语音输出效果更接近发送输入端的语音特征。
对于本发明的实施，本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法还可以使语音接收端的语音数据库的语音地址码与语音发送端的语音识别码直接对应；语音发送端的计算机处理系统存储的操作程序将语音发送端的语音识别码作为语音地址码；这样，语音发送端的计算机处理系统存储的操作程序可以将语音识别码直接经过传输编码后由传输系统传输到语音接收端；采用这样的方式可以使语音发送端的程序简化，便于实施。
对于本发明的实施，本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法还可以使语音接收端的语音数据库的语音地址码及其语音特征标识码与发送端的语音识别码直接对应；语音发送端及语音接收端的计算机处理系统存储的操作程序将语音识别码作为语音地址码及其语音特征标识码；这样，语音发送端的计算机处理系统存储的操作程序将语音识别码直接经过传输编码后由传输系统传输到语音接收端；语音接收端的计算机处理系统存储的操作程序根据语音地址码检索语音接收端的语音数据库得到对应的语音音节数据并根据语音地址码输出语音数据；采用这样的方式可以使语音发送端的发送数据量减少及语音发送端的程序简化，便于实施，并且可以使语音接收端的语音放音效果更接近发送输入端的语音发音。
对于本发明的实施，本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法还可以使语音接收端的语音数据库以一个语音地址码对应多个音节的语音数据，即在建立语音数据库时，采用一个语音地址码来表示及对应于语言中常用及固定的词、句的多个语音音节数据；语音发送端的计算机处理系统存储的操作程序将多个语音识别数据编制为一个语音地址码，采用这样的方式可以使对语音传输发送的数据量进一步减少，便于传输。
本发明的适用于低速率及变速率传输系统的语音数据处理方法使得在低速率及变速率传输系统中能有效地传输话音信号，特别实用于网络语音通信，并具有实施简单，使用方便的特点。