【正文】 摘要摘 要DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理而特別設(shè)計(jì)的微處理器。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)上取得的突破進(jìn)展，集成化的DPS數(shù)字信號(hào)處理器具有體積小、功耗低和運(yùn)算速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此非常適用于語音信號(hào)的壓縮處理。目前的DPS芯片以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能而在通信和其他信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛注意，并已成為開發(fā)應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)。Ⅰabstract近年來，隨著多媒體信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字語音壓縮技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，目的是在保證語音一定質(zhì)量的前提下盡可能降低其編碼比特率，便于在有限的傳輸帶寬內(nèi)讓出更多的信道來傳送圖像、文檔、計(jì)算機(jī)文件和其他數(shù)據(jù)流。為此，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)，即PCM編碼調(diào)制。具有語音質(zhì)量高、低延時(shí)和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可用于數(shù)字語音通信領(lǐng)域，具有很高的研究?jī)r(jià)值。本文首先簡(jiǎn)要的介紹了語音壓縮編碼算法的發(fā)展進(jìn)程，以及發(fā)展趨勢(shì)。，詳細(xì)說明了基于高性能DSP(TMS320F2812)的語音壓縮編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，并針對(duì)算法的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)的運(yùn)算量大的問題。全文分為四章，第一章概述語音壓縮編解碼的發(fā)展進(jìn)程、趨勢(shì)以及課題的主要研究?jī)?nèi)容及意義。第二章分析了語音信號(hào)編、硬件的開發(fā)和設(shè)計(jì)。第三章主要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論與驗(yàn)證。第四章詳細(xì)的對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞:語音壓縮編碼， TMS320F2812。ABSTRACTAbstract DSP Processor is designed for realtime digital signal the great Progresses and a series of breakthrough in VLSI technologies，integrated DSPs process out soon after. Integrated DSPs Possess many advantages，such as pactness，low Power cost，and high working speed and so on which are mostly suitable in speech signal pressing. Present DSPs are getting more and more attentions in the information field，due to its Powerful signal Processing ability，being a hotpoint technique in munication and other relating signal nrocessing areas. With the rapid development of Multimedia munication technology and Internet technology, Application of Digital speech Coding is more widely in recent years. Digital speech Coding can reduce rate of bits ,for the purpose of provided more channels to transfer image、document、puter files and other Data stream, but the operation must assure quality of speech. So ITU introduce , a voice pressing criterion, 64kbps rate speech criterion have the advantages of high speech quality、low time delay and good stability，which can be applied in the area of digital speech munication and be worth researching highly. First of all the development course and tendency of Speech Compress Coding has been introduced. On the basis of analysis and research to theory of criterion arithmetic，realization of the algorithm of speech coding’s system based on TMS320F2812 is narrated .Due to large operation when arithmetic is run in realtime，several methods of optimized codes was put forward .Loaded optimized codes in TMS320F2812 and simulated，the arithmetic’s performance was pared Whole paper is made up of three chapters In the first chapter，summarizes the classification、standard and tendency of Speech coding 。 in the second chapter，theories of criterion arithmetic are analyzed: design of hardware and software speech coding，system based on TMS320f2812。in the third chapter the results of the experiment are analyzed。 in the last chapter ,the main conclusions of design are summarized. Keywords: Speech Compress Coding, TMS320F2812.Ⅱ第一章第一章 引 言 1 第一章語音信號(hào)處理的研究工作最早可以追溯到1876年貝爾發(fā)明的電話，該發(fā)明首次用聲電、電聲轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的語音傳輸。1939年Dudley研制成功第一個(gè)聲碼器，從此奠定了語音產(chǎn)生模型的基礎(chǔ)，這一工作在語音信號(hào)處理領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。本世紀(jì)30年代以前，語音信號(hào)的處理及傳輸均是以模擬的方式進(jìn)行。(Pulse Code Modulation)理論開創(chuàng)了語音數(shù)字化通信的歷程。數(shù)字化語音的傳輸與存儲(chǔ)可靠性、抗干擾、速交換、易保密等各方面都遠(yuǎn)勝于模擬語音。從最初的64kbps的標(biāo)準(zhǔn)PCM波形編碼器到現(xiàn)在4kbps以下的參量編碼的聲碼器，語音壓縮編碼在幾十年里得到迅速發(fā)展。語音壓縮編碼的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:波形編碼、參量編碼及二者相結(jié)合的混合編碼。此外還有此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的增強(qiáng)多帶激勵(lì)聲碼器MBE(IMBE)算法。波形編碼是將時(shí)間域信號(hào)直接變換為數(shù)字代碼，力圖使重建語音波形保持原語音信號(hào)的波形形狀。波形編碼的基本原理是在時(shí)間軸上對(duì)模擬語音按一定的速率抽樣，然后將幅度樣本分層量化，并用代碼表示。解碼是相反過程，將接收的數(shù)字序列經(jīng)解碼和濾波后恢復(fù)成模擬信號(hào)。波形編碼具有抗噪性能強(qiáng)、語音質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但需要較高的數(shù)碼率，一般為16kbps~ 64kbps。如果希望有較高的編碼質(zhì)量，當(dāng)編碼速率在下降時(shí)，其合成語音的性能會(huì)下降得很快。最近，對(duì)于波形編碼器提出了一些新技術(shù)，例如后濾波器、改進(jìn)激勵(lì)程序等，使得語音質(zhì)量有比較大的提高。參數(shù)編碼又稱為聲碼器技術(shù)，它通過對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行分析，提取參數(shù)來對(duì)參數(shù)進(jìn)行編碼，在接收端能夠用解碼后的參數(shù)重構(gòu)語音信號(hào)。參數(shù)編碼主要是從聽覺感知的角度注重語音的重現(xiàn)，即讓解碼語音聽起來與輸入語音是相同而不是保證其波形相同。這種編碼方式一般對(duì)數(shù)碼率的要求要比波形編碼低很多，但只能達(dá)到合成語音的質(zhì)量(即自然度、講話者的可識(shí)別性都較差的語音)，即使碼率提高到與波形編碼相當(dāng)時(shí)，語音質(zhì)量也不如波形編碼。應(yīng)用廣泛的線性預(yù)測(cè)LPC(Linear Predictive Coding)聲碼器是典型的語音參數(shù)編碼器。最新的參數(shù)編碼器有正弦變換編碼器、波形內(nèi)插編碼器等。在保證語音質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步降低比特率，仍然是語音編碼研究的主要焦點(diǎn)。然而，這是一個(gè)很復(fù)雜的問題，它受多種因素的限制，例如:語音信號(hào)所包含的信息內(nèi)容。但是，作為一個(gè)速率低限，臨界信息速率應(yīng)該是人理解信號(hào)所需要的最小速率，但這是一個(gè)還需要繼續(xù)深入研究的問題。因?yàn)橛嘘P(guān)語音信號(hào)的某些信息，人能夠感覺到有變化，而編碼器卻找不到對(duì)應(yīng)的特征參量。反之，有時(shí)語音的波形和特征參量變化很大，而人同樣可以理解。要達(dá)到理論上50bit/s確語音信息率最低限這個(gè)目標(biāo)，對(duì)人腦感知信號(hào)的過程，必須有更深入的研究。在中國(guó)，語音和語言處理技術(shù)的研發(fā)略晚于國(guó)外。中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所的俞鐵城教授應(yīng)該說是中國(guó)最早涉足這一領(lǐng)域的人之一，他于1977年在《物理學(xué)報(bào)》發(fā)表了全國(guó)第一篇關(guān)于語音識(shí)別的論文。清華大學(xué)語音技術(shù)中心緊隨其后，語音界老前輩方棣棠教授、吳文虎教授于1979年創(chuàng)立語音技術(shù)中心(原名語音實(shí)驗(yàn)室)，現(xiàn)已有27年的歷史。隨后，全國(guó)各地從事這方面研究的機(jī)構(gòu)越來越多，比較著名的有清華大學(xué)電子工程系、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院語言研究所(在語音學(xué)研究方面，吳宗濟(jì)先生的起步更早)、北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等等。在這些頂尖的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，中國(guó)的語音和語言處理技術(shù)得到很大發(fā)展，并逐步在國(guó)際上引起注意。 2語音編碼的主要功能就是把語音的采樣值編碼成少量的比特（幀）。而且，在通信過程產(chǎn)生誤碼、網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)和突發(fā)傳輸時(shí)，這種方法必須具有健壯性（Robustness）。在接收端，語音幀先被解碼為采樣值，然后再轉(zhuǎn)換成語音波形。語音編碼的目的，是在給定的編碼速率下，使得從解碼恢復(fù)出的重構(gòu)語音的質(zhì)量盡可能高。語音編碼主要可分為兩種：波形編碼和參數(shù)編碼。波形編碼就是根據(jù)語音的信號(hào)波形導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)字編碼形式，令在接收端的解碼器能恢復(fù)出與輸信號(hào)波形相一致的原始語音。波形編碼的基本思路是忠實(shí)地再現(xiàn)語音的時(shí)域波形。為了降低比特率，波形編碼會(huì)充分利用相鄰抽樣點(diǎn)之間的相關(guān)性，對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行編碼。波形編碼的方法簡(jiǎn)單，有較好的合成語音質(zhì)量。但它的碼率高，當(dāng)碼低于32kbps的時(shí)候音質(zhì)明顯降低。（64kbps PCM編碼調(diào)制）（16/24/32 kbps ADPCM自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制）。參數(shù)編碼的原理和設(shè)計(jì)思想和波形編碼完全不同。它根據(jù)對(duì)人的發(fā)聲機(jī)理的第一章緒論分析，著眼于構(gòu)造語音生成模型，該模型以一定的精度模擬發(fā)聲者的聲道，接收端根據(jù)該模型還原生成發(fā)聲者的語音。編碼器發(fā)送的主要信息是語音生成模型的參數(shù)，相當(dāng)于語音的主要特征，而并非語音的波形幅值。參數(shù)編碼器可以有效地降低編碼比特率，目前小于16kbps的低比特率語音編碼都采用參數(shù)編碼。 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)帶寬有限的無限通信、信道價(jià)格昂貴的衛(wèi)星通信和軍用保密通信的需求不斷增加，各種與語音應(yīng)用服務(wù)相關(guān)的新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，要求語音數(shù)據(jù)能被靈活處理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)和傳送。為了減少存儲(chǔ)量和傳輸速率，需要對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行編碼壓縮，因而對(duì)語音編碼技術(shù)的研究和開發(fā)受到越來越多研究人員的重視。如何在有限的頻帶中得到較高的合成語音質(zhì)量，并且盡可能地降低語音傳輸速率，就成為了亟待解決的問題。研究人