【文章內容簡介】 范圍內基本一致。因此，就要使用壓擴技術來實現非均勻量化。 （ 3）編碼 信號經過抽樣、量化以后成為可以編碼的量化信號。量化信號經過模 /數變換可以轉換成各種各樣的編碼信號，然后就可以 將它們送到信道中去傳輸，這就是基帶信號。代碼的形式通常采用二進制，而多進制代碼只是用在線路的信噪比較好，可以利用的頻帶比較窄的情形。 （ 4） 數模轉換 數模轉換為模數的反過程，通過將模數轉換的數據通過內插和低通濾波來完成。 語音壓縮基本概念 語音編碼技術可分為兩大類：波形編碼和參量編碼。波形編碼是將時間域信號直接變換為數字代碼，其特點是再建信號的質量，即信號的信噪比高，而其變換的比特率在 64kb/s－ 16kb/s 范圍， PCM、△ M 等均屬于這一類。參量編碼，又叫變換域編碼，是在信源信號的頻率域或其它正 交域抽取其特征參量變換為數字代碼進行傳輸。在接收端從數字代碼恢復特征參量，再從參量重建語音信號。這種方法的特點是質量較前者低，但可大大壓縮比特速率，多用于窄帶信道，如在移動通信、衛(wèi)星通信、軍事通信中應用日益廣泛。 通用的 PCM數碼率為 64kb/s，語音質量可達到長途通信網的標準要求。 ADPCM在數碼率為 32kb/s，可達到 64kb/s 的 PCM系統(tǒng)的通話質量，而且壓縮了數碼率。△ M系統(tǒng)雖然也壓縮了數碼率，可工作在 32kb/s 或 16kb/s，但其話音質量不如 PCM和 ADPCM。理論和實踐證明，采用上述語音編碼方 法，若進一步降低數碼率，語音質量會明顯下降，達不到電話通信的質量要求，在很低碼率時，甚至無法實現通話。通常，降低數碼率的語音編碼方法，叫語音壓縮編碼。 壓縮編碼共分為兩大類：一類叫中速率壓縮編碼，指數碼率 － 16kb/s范圍的語音編碼。其語音質量較好，達到常用數字電話通信中等質量要求，清晰度很高、自然度能達到基本要求，通信質量有少許失真，且與語音特征有一定程度關系。諧波壓擴 ADPCM、子帶編碼、自適應變換域編碼 (ATC)、多脈沖預測編碼和矢量編碼等均屬于這一類。另一類叫低速率壓縮編碼，其數碼率從 100b/s 左右到 。這種編碼技術又叫聲碼器技術，其語音質量比前者差，尤其時自然度較差，較難從聲音辨認出講話人聲音的特點；同時，它和語音特征有較大關系，不同人講話，其質量不同。研究表明：語音編碼的極限壓縮率為 80－100b/s。這是只能傳送句子內容，講話人的音質，情緒等信息就喪失了。 廣泛應用的早期聲碼器形式是通道聲碼器。發(fā)端對輸入語音進行粗略的頻譜分析，而收端產生一信號，其頻譜與發(fā)端規(guī)定的頻譜相匹配。目前較常采用的是線性預測聲碼器，它們不僅語音質量大為提高，同時數碼率也得到充分降低。發(fā)端包括兩 個子系統(tǒng)：一個是線性預測編碼濾波器；另一個是提取基音和判決清濁音系統(tǒng)。由發(fā)端傳輸清濁音參數，在收端利用這些參數控制激勵源。和通道聲碼器一樣，收端激勵源或者產生隨機噪聲，或者產生基音周期脈沖序列，激勵幅度取決于輸入增益。然后通過合成恢復語音信號。也可以用語音激勵來取代基音提取和清濁音判決，構成聲激勵線性預測 (VELP)聲碼器。多脈沖激勵聲碼器模型是用一串脈沖來代替 LPC聲碼器中的周期脈沖和白噪聲序列。用于中速 (－ 16kb/s)語音編碼得到了質量很好的合成語音，其優(yōu)點之一是不必象 LPC聲碼器那樣需要精確提 取基音信息和清濁音判決信息。多脈沖激勵編碼要傳送脈沖位置和幅度信息，故編碼速率不能壓得太低。通常用于中速編碼，進一步壓低比特率，一般要采用矢量量化 (VQ)技術。 4 芯片功能介紹 電路工作框圖 D S P C P L D A M B E 2 0 0 0T P 6 0 1時 鐘T P 6 0 2壓 縮 幀 同 步壓 縮 輸 出 數 據T P 6 0 3T P 6 0 4待 解 壓 縮 數 據A D 7 3 3 1 1T P 5 0 2時 鐘T P 5 0 3P C M 幀 同 步A / D 輸 出T P 5 0 4T P 5 0 5D / A 輸 入語 音 輸 入T P 5 0 6語 音 輸 出T P 5 0 1 圖 2 結構框圖 AD73311 芯片介紹 在語音變換實驗中，我們采用了 Analog Device 公司的芯片 — AD73311。 AD73311 具有線性 A/D 和 D/A 轉換功能，采樣頻率為 8kHZ～ 64kHZ，可以編程控制，采樣字長為 16位。具有大信噪比、輸入輸出增益可編程控制、低工作電壓 (～ )，并且一片兩用的特點，是一種很受歡迎的芯片。 AD 公司的 AD73311 用起來非常靈活，內部有五個控制寄存器 (CRA,CRB,CRC, CRD,CRE)，工作時先對其進行一些必要的參數設置。前兩個控制寄存器（ CRA 和 CRB）是用來進行參數設置的，例如設 置內部計數器、序列時鐘分頻率和主時鐘分頻率。其他三個寄存器用來設置模數、數?？刂埔约霸O備的電源控制等。這些寄存器的配置是由和 AD73311直接相連的語音壓縮芯片 AMBE2021來自動完成的。 AD73311 的主時鐘頻率是 ，采樣頻率是經過主時鐘分頻得到的，是 AD73311 的輸出信號。 A/D 轉換電路如圖 3 所示。 圖 3 AD73311 電路外圍電路設計 模擬語音信號通過麥克分到達 AD73311 的模擬輸入端口 VIN，經過內部的 A/D轉換，完成采樣量化和編碼 ，通過 SDO端口串行數字輸出，每個采樣點 16 比特，同時芯片的 SDI 端口可以接收數字化后的語音信號，進行 D/A轉換，通過 VOUT 端口，到達喇叭?？梢月牭较鄳穆曇?。其中 SDOFS和 SDIFS分別為發(fā)送和接收數據的幀同步信號 AMBE2021 聲碼器芯片的性能介紹 （ 1） AMBE2021 簡介 本實驗采用的語音壓縮編碼芯片為 Digital Voice Systems, Inc公司的 AMBE2021語音