论g.729语音编码及在dsp上的实时实现

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1、论G.729语音编码及在DSP上的实时实现论G.729语音编码及在DSP上的实时实现论G.729语音编码及在DSP上的实时实现论G.729语音编码及在DSP上的实时实现[摘要]文章通过对语音编码算法和定点数字信号处理芯片tms320vc5416的研究,重点介绍了一个应用ds对语音编码进行实时处理的实验,并对程序进行优化,结果表明,得到了预期的8kb/s的低码速率、较低的算法时延。[关键词]语音编码器;数字信号处理器;实时实现;算法优化[中图分类号][文献标识码]a[文章编号][作者简介]贾迎新(1980—

2、),女,河北石家庄人,石家庄铁道学院电气工程分院研究生,主要研究方向:计算机检测与控制。语音信号是人类使用最多,最基本,也是最重要的信息载体。语音信号处理是信息科学的一个分支,是以数字信号处理和语言学为基础发展起来的一门交叉学科。语音编码技术就是其中的一个分支,其目的是在保证语音一定质量的前提下,将模拟的语音信号用尽可能少的比特实现数字化,以便在有限的传输带宽内让出更多的信道来传送图像、传真、文档、计算机文件和其他数据流,从而达到传输资源的有效利用和网络容量的提高。而高度快速发展的ds技术为语音信号处理领

3、域提供强有力的工具,使得实时实现各种各样的复杂算法成为可能。语音编码算法是国际电信联盟itu制定的一种高质量的语音压缩标准,该标准是采用“共轭结构-代数码激励线性预测(cs-acel)”算法,主要应用于i电话、移动通信、多媒体网络通信和数字卫星通信等领域。使用混合编码算法,对电话带宽的语音信号编码的标准,对输入的模拟语音信号用8khz采样,16bi线性cm量化。cs-acel是基于码激励线性预测(cel)的编码模式,每80个样点为1个语音帧,对语音信号进行分析并提取各种参数(线性预测滤波器系数、自适应码本

4、和固定码本中码本序号、自适应码矢量增益和固定码矢量增益),对其进行编码并发送。在解码端,将接收到的比特流进行解码生成对应的参数:用自适应码矢量序号从自适应码本中得到自适应码矢,用固定码矢序号从固定码本中得到固定码矢,分别乘以它们的增益按点相加后构成激励序列;用线性预测滤波器系数构成合成滤波器;用自适应码本方法实现长时或基音合成滤波,计算出合成语音后,用后置滤波器进一步增强音质。编码算法在编码端需要进行线谱对(ls)参数量化、基音分析、固定码本和增益量化4个主要处理步骤。具体流程如图1所示。输入信号先经过高

5、通滤波预处理,每10ms帧作一次l分析,计算l滤波器系数,这些参数转换为线谱对(ls)并用两段16bi矢量量化。激励信号用abs(合成分析)方法搜索,以原始语音与合成语音的误差感知加权最小为测度进行搜索,而感知加权滤波器用未量化的l系数构造而成。感知加权的量是以保证输入信号的频响是平的而进行的自适应调整。激励参数(固定的和自适应的码书参数)每个子帧(5ms,40个样点)确定一次。量化的和未量化的l滤波器系数用于第二子帧,而在第一子帧使用内插的l系数,根据感知加权语音信号每l0ms帧估计一次开环基音延时。下

6、面的操作每个子帧都重复进行。解码算法首先从接收到的码流中提取参数序号,解码这些序号得到loms语音帧对应的编码参数。这些参数是ls参数,两个分数基音延时,两个固定码本矢量与两组自适应和固定码本增益,每子帧ls参数被内插并转换为l滤波器系数,然后以每5ms子帧为单位合成语音。合成步骤如下:(1)自适应和固定码本分别乘以各自的增益加起来构成激励。(2)激励l合成滤波器重构语音。(3)重构语音信号经过后置处理,包括长时后置滤波、短时合成滤波和高通滤波。具体流程如图2所示。2tms320vc5416数字信号处理芯

7、片简介tms320vc5416是ti公司为实现低功耗、高速实时信号处理而专门设计的16位定点数字信号处理器,采用改进的哈佛结构,具有高度的操作灵活性和运行速度,适应于远程通信等实时嵌入式应用的需要,先已广泛应用于无线电通信系统中。具有的主要优点如下:(1)围绕一组程序总线、三组数据总线和四组地址总线而建立的改进哈佛结构,提高了系统的多功能性和操作的灵活性。(2)具有高度并行性和专用硬件逻辑的cu设计,提高了芯片的性能。(3)具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统,更适应于快速算法的实现和高级语音编程的优化

8、。(4)模块化结构设计,使派生器件得到了更快的发展。(5)采用先进的ic制造工艺,降低了芯片的功耗,提高了芯片的性能。(6)采用先进的静态设计技术,进一步降低了功耗,使芯片具有更强的应用能力。3实时系统的设计系[]统的组成该系统由5416芯片、模数转换电路、flash存储器和双口ram组成。5416作为整个系统的核心,主要用来完成语音压缩和解压缩在内的所有软件功能。a/d和d/a转换完成语音信号的模数和数模转换。flash存储