【正文】 度變化較大的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速自適應(yīng)處理，其標(biāo)尺因子為 y180。 在此項(xiàng)目中，使用 32kbps 的速率。在編碼過(guò)程，用過(guò)去樣點(diǎn)的值對(duì)當(dāng)前點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并自適應(yīng)地調(diào)整預(yù)測(cè)系數(shù)數(shù)值，使預(yù)測(cè)誤差很小，從而在降低碼率的同時(shí)，保持了很高 編碼質(zhì)量。在實(shí)際的編碼器實(shí)現(xiàn)中所有附加延遲有： 9 解碼器原理 首先，參數(shù)的索引從獲得的碼流中提取出來(lái)。加權(quán)合成濾波器脈沖響應(yīng) h(n)被計(jì)算，利用目標(biāo)信號(hào) x(n)和脈沖響應(yīng) h(n)，通過(guò)搜索開環(huán)音節(jié)延遲，進(jìn)行閉環(huán)音節(jié)分析 (主要用于得到自適應(yīng)碼本延遲和增益 )，這里使用了 1/3 分辨率的音節(jié)延遲。感知加權(quán)是自適應(yīng)的，可以提高具有平緩頻譜響應(yīng)的輸入信號(hào)的性能。自適應(yīng)后置濾波器是由三個(gè)濾波器級(jí)連而成：長(zhǎng)時(shí)后置濾波器 Hp(z)，短時(shí)后置濾波器 Hf(z)，頻譜傾斜補(bǔ)償濾波器 Ht(z)， 后面接著進(jìn)行一個(gè)自適應(yīng)增益控制過(guò)程。 其主要部分為：參數(shù)解碼；后濾波處理。對(duì)子幀 1的閉環(huán)基音 T1 的搜索是局限在開環(huán)基音 Top 的一個(gè)小范圍內(nèi)，對(duì)子幀 2 的閉環(huán)基音 T2 的搜索是局限在閉環(huán)基音 T1 的一個(gè)小范圍內(nèi)。 其主要部分有： 1 預(yù)處理 語(yǔ)音信號(hào)先進(jìn)入預(yù)處理模塊，信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波和信 號(hào)幅度衰減后，再作為后續(xù)模塊分析的信號(hào)。 綜合了這三種算法的編碼系統(tǒng)，在 8kbps～ 32kbps 碼率具有較高的靈活性，在實(shí)際生產(chǎn)中也將會(huì)有廣泛的應(yīng)用 。 ADPCM(自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制 )是一種算法較簡(jiǎn)單的波形編碼， 是一種針對(duì) 16bits( 或 8bits 或者更高 ) 聲音波形數(shù)據(jù)的一種有損壓縮算法。 1996 年 ITU 又制定了 的簡(jiǎn)化方案 ，主要降低了計(jì)算的復(fù)雜度以便于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn) ，因此目前使用的都是 [4]~[6]。 是 ITU 制定的一種高質(zhì)量的中速率語(yǔ)音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，編碼速率為 8kbps，目前已在許多通信系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。它通過(guò)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析，提取參數(shù)來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行編碼，在接受端能夠用解碼后的參數(shù)重構(gòu)語(yǔ)音信號(hào)，從而讓解碼語(yǔ)音聽起來(lái)與輸入語(yǔ)音是相同的，而不是保證其波形相同。 給定容量的復(fù)接電路或者復(fù)按電路網(wǎng)絡(luò)允許通過(guò)更多的信道。各種編碼技術(shù)的目的就是為了減少傳輸碼率或存儲(chǔ)量，以提高傳輸或存儲(chǔ)的效率。 I 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 多制式語(yǔ)音編碼及其 DSP實(shí)現(xiàn) Multistandard speech coding and DSP Implementation II 摘 要 介紹了一種多制式語(yǔ)音編解碼器，在單片 TMS320VC5409 上完成4路話音的全雙工通信，并實(shí)現(xiàn) 、 CVSD、 ADPCM 算法之間的編碼轉(zhuǎn)換，給出了算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)、算法的運(yùn)算量及所占用的硬件資源。為了降低傳輸或存儲(chǔ)的費(fèi)用，就必須對(duì)其進(jìn)行壓縮。 更能克服信道失真，這意味著可以采用比較簡(jiǎn)單的調(diào)制解調(diào)器 在大多數(shù)信道中，當(dāng)誤碼率給定時(shí)，低數(shù)碼率比高數(shù)碼率所需要的發(fā)射功率更小。而參數(shù)編碼即聲碼器技術(shù)則從聽感個(gè)角度注重語(yǔ)音本身的重現(xiàn)。越來(lái)越 多的通信服務(wù)要求能實(shí)現(xiàn)多種、多路編碼算法，提供一定范圍內(nèi)的編碼速率和編碼算法的多種選擇，例如軟件無(wú)線電、 IP 電話、多媒體終端等。這種算法綜合了波形編碼和參數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，以自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了矢量量化、合成分析和感覺加權(quán)等技術(shù)。因此它能在較大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，始終使信號(hào)的量化信噪比接近于其最大值，對(duì)輸入的原始信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤、量化及編碼，從而擁有很高的信號(hào)保真度，有效地提高了語(yǔ)音編碼的質(zhì)量。因此它 具有良好的話音質(zhì)量和抗噪性能，在衛(wèi)星通信、數(shù)字話路倍增系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。 如圖 所示。 6 4 自適應(yīng)碼本搜索 對(duì)每個(gè)子幀進(jìn)行閉環(huán)基音搜索，它通過(guò)最小化原始語(yǔ)音信號(hào)和重構(gòu)語(yǔ)音信號(hào)的加權(quán)均方誤差來(lái)進(jìn)行閉環(huán)基音搜索。 如圖 所示。 后濾波處理 ： 后濾波處理主要是自適應(yīng)后濾波。然后編碼器通過(guò)使用分析 合成搜索過(guò)程選擇激勵(lì)信號(hào)，在該搜索過(guò)程中，原始語(yǔ)音和重建語(yǔ)音間基于感知加權(quán)失真方法的誤差會(huì)降低到最低。這等價(jià)于普通的方法從加權(quán)語(yǔ)音信號(hào)中消除加權(quán)合成濾波器的零輸入響應(yīng)。此外，編碼器還有 5 毫秒的前瞻，因此算法的總延遲為 15 毫秒。 ADPCM 算法 ADPCM 算法是一種波形編碼，它在 PCM(脈沖編碼調(diào)制 )編碼的基礎(chǔ)上引入了預(yù)測(cè)和差分的概念，僅對(duì)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間的差值進(jìn)行編碼。 是 ITU 制定的自適應(yīng)差分脈沖編碼算法標(biāo)準(zhǔn)， 能提供 4 種數(shù)碼率： 40Kbps、 32Kbps、24Kbps、 16Kbps。自適應(yīng)量化器和反向自適應(yīng)量化器均受尺度因子 y(n)控制，其量化特性的變化與信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍相匹配。(n1)+[1k(n)] y180。(n) ADPCM 輸出 x180。其中在輸出 PCM 格式轉(zhuǎn)化器后加一個(gè)同步編碼調(diào)整，作用是防止 同步級(jí)聯(lián)情況下產(chǎn)生累計(jì)失真，調(diào)整 PCM 輸出編碼以消除后面一個(gè) ADPCM 級(jí)的量化失真 [8]。 △（ n）的遞推公式中其上下限是確定的。實(shí)用的 CVSD 編碼器一般輸入過(guò)抽樣，以便在二電平粗量化器的限制條件下達(dá)到實(shí)用編碼的目的。還可以按照 DSP 工作的 數(shù)據(jù)格式把 DSP芯片分為數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的定點(diǎn) DSP 芯片和數(shù)據(jù)以浮點(diǎn)格式工作的浮點(diǎn) DSP 芯片。它 被廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中， 還可以應(yīng)用在 如機(jī)頂盒（ STB）、個(gè)人數(shù)字助理（ PDA）和數(shù)字無(wú)線通信等要求能脫機(jī)運(yùn)行的內(nèi)嵌式系統(tǒng)中。 硬件系統(tǒng) （ 1）硬件板介紹 在發(fā)端，模擬信號(hào)通過(guò)前端處理電路和 A/D 采樣，轉(zhuǎn)換成 8bit Alaw PCM 信號(hào)。利用 VC5409 提供的可屏蔽中斷 INT0～ INT3，在中斷服務(wù) 過(guò) 程中對(duì) 2 個(gè)標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置，從而控制主程序 的 跳轉(zhuǎn) 。表 是本項(xiàng)目采用的串口配置。 18 圖 串口幀結(jié)構(gòu) 32kbps ADPCM 每樣點(diǎn)用 4bit 編碼，規(guī)定其碼流為每樣點(diǎn)的碼字重復(fù) 2 次，即占 8bit。s 幀同步 幀同步 19 表 33DMA 配置 通道 比特流 源地址 目的地址 緩沖區(qū)（字） 中斷方式（緩沖 區(qū)） DMA2 (收 ) DRR11 DM 452 全滿 /半滿 DMA3 (發(fā) ) DM DXR11 452 全滿 /半滿 DMA4 PCM（收） *1 DRR10 DM 41 全滿 *2 DRR10 DM 4802 全滿 /半滿 DMA5 PCM（發(fā)） *1 DM DXR10 41 全滿 *2 DM DXR10 4802 全滿 /半滿 DM：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) *1：對(duì) ADPCM/CVSD 編碼 *2：對(duì) 編碼 （ 5）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂? 如圖 所示，串行數(shù)據(jù)流在 McBSP 的 DR管腳接收 ， DX管腳發(fā)送。這 2 塊緩沖區(qū)以乒乓方式工作，即 DMA 傳遞 其中塊緩沖區(qū)數(shù)據(jù)時(shí)，另一塊緩沖區(qū)接收來(lái)自串口或 CPU 的下一組數(shù)據(jù)。采用簡(jiǎn)單的容阻復(fù)位與外部復(fù)位相結(jié)合的方式。利用 JTAG仿真頭，仿真器就可以對(duì)用戶系統(tǒng)進(jìn)行硬件軟件調(diào)試。 23 第四章 軟件 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試及算法修正 CVSD 算法的修正 CVSD是每樣點(diǎn) 1bit的編碼方式，所以 32kbps和 16kbps的 CVSD輸出信號(hào)分別由 32kHz和 16kHz采樣的 CPU 信號(hào)編碼得到。 自 適應(yīng)回聲抵消器的一般算法中，所需運(yùn)算量最大的是更新參數(shù)部分。這樣， 2 路編解碼器的存儲(chǔ)量有 2522+14=114 字 128 字，可以存儲(chǔ)在同一頁(yè)上。為了既提高程序效率，又提高編程效率，在編寫整個(gè) TMSVC5409 系統(tǒng)軟件的過(guò)程中可以采用三種不同的方法。 26 當(dāng)軟件調(diào)試與硬件調(diào)試都通過(guò)后還要進(jìn)行軟件與硬件的總體調(diào)試。設(shè)置的方法是對(duì) CLKMD 寄存器設(shè)置； 。最早的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的速率為64kbit/s 的 PCM 波形編碼器。它要求能夠?qū)崟r(shí)編解碼，要求有較高的抗通信信道誤碼能力，能夠傳輸帶內(nèi)數(shù)據(jù)、單頻和多頻等非語(yǔ)音信號(hào)。對(duì)解碼器而言，則要求算法要盡量簡(jiǎn)單，成本要低，并能夠?qū)崟r(shí)解碼。 30 參考文獻(xiàn) [1]胡 航．語(yǔ)音信號(hào)處理 [M]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20xx. 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