Applied Speech and Audio Processing: With matlab examples

Speech communications
Figure 5.20
Timing diagram for forward–backward CELP encoder and decoder processing.
consider the basic CELP timing structure as shown in Figure 5.19. It can clearly be
seen that speech has to be gathered (buffered), then analysed for gain, LPC and LTP
parameters, before these are used in the lengthy codebook search loop. Once this is
complete, the previously determined parameters, and codebook index can be output for
transmission. The decoder receives these, uses them to synthesise speech, which it then
outputs. Quite clearly, the latency from input to output is dominated by the codebook
search loop.
By contrast the forward–backward CELP structure, illustrated in Figure 5.20 manages
to perform the codebook search in parallel with the speech buffering. This is an interesting
concept, only possible because the encoder uses the gain, LPC and LTP parameters found
in the previous speech frame for the synthesis part of the encoder. The diagram clearly
illustrates the significant reduction in processing latency that this provides.
Note that the actual amount of processing is unchanged – it is just organised differently
so that the output speech can be made available earlier. In practice, if latency was a
particular issue, the frame size would be reduced to 20 ms and a system of overlapping
frames used (with half of each analysis frame already having been collected earlier, the
buffering delay is reduced).
5.5
Summary
This chapter presented a survey of the main techniques in speech communications –
primarily related to the quantisation of the speech signal, and the trade-offs that this in-
volves in terms of quality and computational complexity. Both time-domain waveform
quantisation and parameterisation were discussed, before a presentation of pitch mod-
elling and extraction techniques. Finally, the important and pragmatic audio engineering
subject of analysis-by-synthesis was explored.
Next, the major remaining methods of audio analysis (that have not already been
covered) will be presented in Chapter 6, before Chapter 7 rounds off with advanced

---