adpcm语音压缩编解码的fpga实现

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1、数字信号处理Digitalsignalprocessing文章编号：1002-8684（2009）05-0070-03*ADPCM语音压缩编解码器的语音压缩编解码的FPGA实现·论文·林志锋，黄华灿，李学，刘莎（华侨大学信息科学与工程学院，福建泉州362021）【摘要】通过对自适应差分脉冲编解码算法原理进行分析，讨论其在FPGA上的实现。实现过程中，充分利用了FPGA器件的优点，结合有限状态机的特点对算法进行了更好的简化和优化，提高了算法效率，使应用具有更好的可靠性和实时性。【关键词】ADPCM；状态机；FPGA；语音压缩；VHDL【中图分类号】TP301.6【文献标识码】A

2、ImplementationofADPCMBasedonFPGALINZhi-feng，HUANGHua-can，LIXue，LIUSha（DepartmentofInformationScienceandEngineering，HuaQiaoUniversity，QuanzhouFujian362021，China）【Abstract】TheprincipleofADPCMalgorithmisanalyzed，andtheFPGArealizationofthisalgorithmisdiscussed.Intheprocessofrealization，thesuper

3、iorityofFPGAcomponentisutilizedtothesimplifyandoptimizethealgorithm.Thealgorithmachievesbetterreliabilityandrealtimenatureintheapplication.【Keywords】ADPCM；statemachine；FPGA；voicecompression；VHDL1引言2ADPCM编解码算法原理自适应差分脉动码调制（AdaptiveDifferentialPCM编码采取对连续的采样进行独立编码的方[1]是波形编码中非常有法。实际上，在连续采样时，相邻数据

4、的值相差很小，所PulseCodeModulation，ADPCM）效的一种数字编码方式，因其高音质、低延迟、算法较以就可用连续的几组采样来预测下一个采样值。例如，简单等优点而被广泛地应用于语音领域。它利用了语一种简单的方法就是假设下一个采样值与当前的值相音信号样点间的相关性，并针对语音信号系统的非平等。ADPCM编码原理就是计算出每个当前采样与一个稳特点，使用自适应预测和自适应量化，在保证可接受预测值之间的差值，然后计算出下一个预测值用于计恢复语音质量的同时，能有效降低比特流数[2]算下一个差值，并对差值进行编码[4]。由于存，所以这种编码需在多种不同的ADPCM算法，笔者

5、介绍了算法IMA-要的位数相对于对整个采样值进行编码所需要的位数ADPCM的原理，此算法能将16bit的抽样数据压缩成要少很多，编码时通过改变量化步长和预测值2个参数来跟踪匹配信号的特性（因此称为自适应）[5]4bit的ADPCM数据用于传输，达到4∶1的压缩比。如。自适应当采用16kHz的采样频率，采样数据为16bitPCM差分脉冲编码结合了ADM的差分信号与PCM的二进时，数据传输速率为256Kb/s，当被压缩为4bitADPCM制码的方法，是一种性能较好的波形编码。它的核心思格式数据后，数据传输速率减少到64Kb/s；采用8kHz想是[6]：（1）利用自适应的思想改变量

6、化阶的大小，即使的采样频率时，数据传输速率为32Kb/s。因此，数据传用小的量化阶去编码大的差值。（2）使用过去的样本值输所需要的信道带宽也相应减少。由于基于有限状态去估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预机的设计结构清晰严谨，并能够有效减少竞争冒险，所测值之间的差值总是最小。编码器和译码器都是根据以笔者研究了在FPGA上通过有限状态机的方式实现前面出现的PCM抽样值对下一个PCM抽样进行预该算法，改善了实时性，比文献[3]得到了较好的编解码测，然后在接受端再恢复成先前的PCM信号。所以，发效果。送端只需要向接受端发送预测值与实际值的误差。由*[基金项目]福建省科技重点

7、项目（2006T0006）輫輮讂电声技术2009年第33卷第05期数字信号处理digitalsignalprocessinG于正常情况下，这些误差的幅度要比原始信号的幅度ADPCM值小很多，所以，对此误差进行编码所需代码的位数要比Sdqid茌编码器逆量化器茌对原始信号系统编码所需要的位数少很多，从而达到qq压缩的目的。步长调节预测器2.1编码原理及FPGA实现图1ADPCM的编码框架[3]如图1所示。编码过程：计ADPCM的编码框架算16bit的二进制补码的当前采样值S和上一预测采步长索引，在下一个采样