基于DSP的數(shù)字語音壓縮系統(tǒng)-新品速遞

精品文檔-下載后可編輯基于DSP的數(shù)字語音壓縮系統(tǒng)-新品速遞1引言在通信應(yīng)用領(lǐng)域中，壓縮語音信號的傳輸帶寬或降低電話信道的傳輸碼率。一直是設(shè)計人員追求的目標(biāo)。語音編碼在實現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中擔(dān)當(dāng)著重要的角色，語音編碼是壓縮語音信號的數(shù)字表示，而且是這些信號所需比特數(shù)的算法?？梢哉f，語音壓縮技術(shù)的發(fā)展和人類信息技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。因此，對語音壓縮技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。如何在實際系統(tǒng)中實現(xiàn)語音壓縮，這是一個重要的研究領(lǐng)域。目前，PC上的實時語音壓縮技術(shù)已經(jīng)較為成熟，而嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的語音壓縮技術(shù)還有待發(fā)展和完善。由于大多數(shù)高質(zhì)量、低碼率的語音壓縮算法有較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算，所以傳統(tǒng)的單片機已經(jīng)不能勝任,必須采用更高性能的處理器，而專門為數(shù)字信號處理設(shè)計的數(shù)字信號處理器(DSP)為語音壓縮的實現(xiàn)提供了一個很好的平臺。

2語音壓縮編碼方案選擇在評價一個語音壓縮編碼方案時，一般從質(zhì)量、速率、復(fù)雜度和延時四個方面考慮。

本數(shù)字語音壓縮系統(tǒng)需要一種低碼率、高語音質(zhì)量、低時延、較低算法復(fù)雜度的壓縮設(shè)計方案。從表1所列可以看出。從低碼率方面排除了G.711、G.721、G.722、G.723。而G3.726在16Kb/s速率下，速率為，語音質(zhì)量為2.0，顯然是不能接受的。在余下的G.723.1、G.729、G.729A中，G.723.1的算法復(fù)雜度較大，而且時延較長，所以被排除。在剩余的G.729和G.729A中，在算法復(fù)雜度方面，G.729A則有著較大優(yōu)勢。實際上，G.729A是G.729的簡化版本，在語音質(zhì)量基本維持不變的情況下，算法簡化了很多。所以本系統(tǒng)終決定選用G.729A算法。

3G.729A算法概述在1996年6月的ITU-TSG15末次會議上通過了G.729的附件A"減少復(fù)雜度的8Kb/sCS-ACELP語音編碼器"，該編碼方案是電話帶寬的語音信號編碼標(biāo)準(zhǔn)，對輸入語音性質(zhì)的模擬信號采用8kHz采樣。16bit線性PCM量化。CS-ACELP是基于碼本激勵線性預(yù)測(CELP)的編碼模式，每80個樣點為一語音幀，分析并提取各種參數(shù)(線性預(yù)測濾波器系數(shù)、自適應(yīng)碼本和固定碼本中碼本序號、自適應(yīng)碼矢量增益和固定碼矢量增益)，并發(fā)送這些參數(shù)編碼。在解碼端，把接收到的比特流恢復(fù)

成參數(shù)編碼。解碼后得到各個參數(shù)，用自適應(yīng)碼矢序號從自適應(yīng)碼本中得到自適應(yīng)碼矢，用固定碼矢序號從固定碼本中得到固定碼矢，分別乘以它們的增益，按點相加后構(gòu)成激勵序列。用線性預(yù)測濾波器系數(shù)構(gòu)成合成濾波器，用自適應(yīng)碼本方法實現(xiàn)長時或基音合成濾波，計算出合成語音后，用后置濾波器進(jìn)一步增強音質(zhì)。

4硬件系統(tǒng)設(shè)計

4.1系統(tǒng)總體框圖本系統(tǒng)是以TMS320C6711為，外部擴展16MBSDRAM和2MBFlash。DSP仿真器用于DSP的在線調(diào)試開發(fā)，可以通過軟件在線控制。DSP的運行狀態(tài)，并能夠查看DSP內(nèi)部寄存器。PC機是開發(fā)人員和DSP系統(tǒng)之間的交互界面，通過PC機上安裝的CCS(CodeComposerStudio)集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)人員可以在友好的圖形界面下對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作。

4.2模擬電路接口設(shè)計TLV320AIC10模擬電路設(shè)計包括Micophone接口設(shè)計和揚聲器接口設(shè)計,由于TLV320AIC10輸出具有600Ω驅(qū)動能力,足夠驅(qū)動一個耳機，也可以經(jīng)過一個功率放大器驅(qū)動揚聲器，所以輸出電路較為簡單。TLV320AIC10內(nèi)置運算放大器電路，可方便地與Microphone接口，接口電路如圖3所示。應(yīng)注意的是，VMID引腳輸出電流為5mA，為了防止輸出電流超過限制,應(yīng)當(dāng)串聯(lián)一只起保護(hù)作用的電位器RP1。

4.3數(shù)字電路接口設(shè)計TLV320AIC10支持與TI5000、TI6000系列的無縫接口。TLV320AIC1O可以通過McBSP接口與TMS320C6711DSP相連接，需要注意的是，TLV320AIC10采用主機模式(MasterMode)，

由TLV320AIC1O向TMS320C6711提供串行通信頻率SCLK。MCLK提供TLV320AIC10的工作頻率，包括串行通信頻率SCLK和采樣頻率fs。串行通信頻率為MCLK的二分頻，fs與MCLK之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

5軟件系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)是能夠?qū)崟r輸入語音、壓縮，并能將接收到的G.729A編碼解壓播放。事實上，DSP要同時處理多個任務(wù)：從外部語音電路獲取采集數(shù)據(jù)、編碼、解碼，將解碼后的數(shù)據(jù)送到外部語音電路播放。本系統(tǒng)采用TIBIOS嵌入式實時操作系統(tǒng)．并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了硬件驅(qū)動程序和上層應(yīng)用程序，測試了實現(xiàn)結(jié)果。6實驗結(jié)果從系統(tǒng)中任意抽取的一幀語音的原始數(shù)據(jù)和重建數(shù)據(jù),并用CCS圖形調(diào)試工具顯示出來。波形的基本趨勢是相同的，但是語音幅度有所減小。7結(jié)束語本文對基于DSP的G.729A語音壓縮算法進(jìn)行了嚴(yán)格的測試。測試結(jié)果表明：該算法已通過了ITU-T的測試向量，達(dá)到了ITU-T標(biāo)準(zhǔn)；本編碼算法對于時間長度為10ms的一幀語音數(shù)據(jù)編碼需要1.1ms，解碼需0.29ms，完全可在TMS320C6711處理器上實時實現(xiàn)多路語音編解碼。該DSP語音壓縮模塊可以廣泛應(yīng)用于數(shù)字語音記錄、VoIP、電話會議、數(shù)字廣播等多種領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn):

[1].2.0datasheet/datasheet/2.0_1758666.html.[2].G.729datasheet/datasheet/G.729_2060769.h