DSPG语音压缩算法设计方案与实现

1、封面 作者：PanHon glia ng 仅供个人学习 摘 要 随着通信、计算机网络等技术的飞速发展，语音压缩编码技术得到了快速发展和广 泛应用。尤其是最近 20 年，语音压缩编码技术在移动通信、卫星通信、多媒体技术 以及 IP 电话通信中得到普遍应用，起着举足轻重的作用。人们相互交流的信息量也在 不断地急剧增加，庞大的语音信号数据给存储和传输带来了巨大的的压力，使得信道 资源变得愈加宝贵。因此，语音压缩和语音编码技术显得越来越重要。 本课题是基于 DSP 的 G.711 语音压缩算法设计与实现，通过 DSP 将采集到的语音 信号进行 G.711 压缩算法的处理。最后通过外设输出压缩后的语音信

2、号。最终实现语 音信号的采集、压缩与回放。本论文根据系统的功能需求，完成了该系统的算法研 究，软硬件的设计。设计出了 A律编解码的软件流程框图，在以 TMS320VC5502 为 处理器的硬件开发平台上实现了语音信号的 A 律压缩解压算法，并给出了压缩程序流 程图。 Abstract With the com muni cati ons, computer n etworks of rapid developme nt, voice compressi on codi ng tech no logy has bee n rapid of developme nt and wide of app

3、licati on .Especially in the last 20 years,speechcod ing tech no logy was widely applicati on in the mobile com muni cati ons, 关键词：语音压缩编码，G.711, DSP satellite com mun icati on s,multimedia and IP teleph ony tech no logy, it plays a pivotal role. People mutually excha nging in formati on is in creas

4、ing dramatically, huge voice sig nal data to the storage and tran smissi on brought huge pressure, it makes cha nnel resources become more and more valuable. Therefore, speechcompressa nd speechcod ing tech no logy is beco ming more and more importa nt. This topic is based on theDSPof G.711 voice co

5、mpression algorithm design and impleme ntati on. The collected voice sig nal use G.711 compressi on algorithm to treat by DSP. The speech sig nal after compressi on is output by exter nal equipme nts fin ally. It has realized the speech sig nal collecti on、 compressi on and playback fin ally. Accord

6、 ing to the systems functional requireme nts, this papers complete hardware and software desig n of the system. A law designed a flow chart of the software codec in order to TMS320VC5502 processor hardware development platform for the realization of the speech signal on the A-law compressi on decomp

7、ressi on algorithms, And give the compressi on process flow diagram. Key Words： Speech Coding G.711, DSP目录 摘 要 2 Abstract2 引言 2 1 绪论 3 1.1 课题的背景 3 1.2 课题的意义 错误！未定义书签。 1.3 语音压缩编解码概述 错误！未定义书签。 2 语音压缩的理论依据与算法 错误！未定义书签。 2.1 语音压缩的理论依据 错误！未定义书签。 2.2 语音信号产生的数字模型 错误！未定义书签 2.3 语音压缩的算法 错误！未定义书签。 2.3.1G.711 语音

8、编码标准错误！未定义书签。 2.3.2PCM 编码错误！未定义书签。 2.3.3A 律压扩标准错误！未定义书签。 3 系统的硬件设计 错误！未定义书签。 3.1 电源电路 错误！未定义书签。 3.2 复位电路 错误！未定义书签。 3.3 时钟电路 错误！未定义书签。 3.4 JTAG 电路错误！未定义书签。 3.5 语音采集电路 错误！未定义书签。 3.6 SDRAM 电路错误！未定义书签。 3.7 FLASH 扩展电路 错误！未定义书签。 4 系统的软件设计 错误！未定义书签。 4.1 总体程序设计 错误！未定义书签。 4.2 语音编解码程序设计 错误！未定义书签。 4.3 程序的调试 错误

9、！未定义书签。 结 论错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。 附录 A 硬件电路图错误！未定义书签。 附录 B 源程序清单错误！未定义书签。 致 谢错误！未定义书签。 引言 语音是人类相互进行交流时使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息载体。 语音的产生是一个复杂的过程，包括心理和生理等方面的一系列动作。由于其特殊的 作用，人们历来十分重视对语音信号和语音通信的研究。 近十几年来语音技术在人们实际需要的推动下快速的发展起来，语音技术是一个 跨学科、涉及面广的综合学科，包括声学、语音学、生理学、心理学、数字信号处 理、信息工程、通信理论、电子科学、模式识别、人工智能等众多学科，而且许

10、多对 语音数字信号处理有促进作用的学科如神经网路、小波理论、遗传算法、进化算法、 模糊理论、混沌理论等也在蓬勃发展。 随着当今世界数字技术的飞速发展，数字业务量的急剧增长，如何在提供高质量 语音的基础上用最低的码率来传送和储存数字语音信号，以增加现有信道的带宽利用 率、安全性以及降低成本等已越来越受到人们的重视。在高度信息化的今天，语音处 理的一系列技术及应用已经成为信息社会不可或缺的重要组成部分。 目前的语音压缩专用芯片价格较高，并且采用语音压缩专用芯片的设备在信号处 理的灵活性，功能扩展等方面受到很大的限制，很难加入一些新的功能或者算法。而 使用 DSP 来自主开发实现语音压缩算法却可以使

11、这一成本大大降低，同时可以方便地 实现算法的更新，从而能够在不更换硬件的情况下实现功能的升级。再者，随着信息 技术的发展，信道资源显得更加宝贵，为了在有限的信道内进行更多的信息传输，必 须对语音信号进行压缩。因此，本论文研究的课题就是基于 DSP 的 G.711 语音压缩算 法 的 设 计 与 实 现 。1.1 课题的背景 1876 年电话的发明可以认为是现代语音压缩编码、传输等的开端，在本世纪 得到迅速普及应用，至今已有百余年的历史。随着科学技术的进步，语音信号的 处理与发展已经历了三个主要阶段。 第一阶段： 20 世纪 30 年代以前，语音信号的处理与传输均是以模拟的形式 进行，1937年

12、 A.H.Reeves 提出了脉冲编码调制(PCM)理论，开创了语音数字化通 信的历程。数字化语音在传输与存储可靠性、抗干扰、速交换、易保密等各方面 都远胜于模拟语音。 PCM 标准是电话设备中第一种被采用的技术，它是一种波形 编码方法，是将时间域信号直接变换为数字代码，力图使重建语音波形保持原语 音信号的波形形状。 第二阶段： 1939 年，美国人 Dudley 研制成功第一个声码器，从此奠定了语 音产生模型的基础， 这一工作在语音信号处理领域具有划时代的意义。 从此， 语 音处理开始了参数编码的研究。它通过对语音信号进行分析，提取参数来对参数 进行编码，在接收端能够用解码后的参数重构语音信

13、号。参数编码主要是从听觉 感知的角度注重语音的重现，即让解码语音听起来与输入语音是相同，而不是保 证其波形相同。这种编码方式一般对码率的要求要比波形编码低很多，但只能达 到合成语音的质量，即使码率提高到与波形编码相当时，语音质量也不如波形编 码。应用广泛的线性预测 LPC(L in ear Predictive Codi ng 声码器是典型的语音参数 编码器。最新的参数编码器有正弦变换编码器、波形内插编码器等 1。 第三阶段： 20 世纪 70 年代中期，特别是 20 世纪 80 年代以来，语音编码技 术有了突破性的进展，一些非常有效的处理办法被提出，产生了新一代的参数编 码算法，也就是混合编

14、码。混合编码克服了参数编码激励形式过于简单的缺点， 成功地将波形编码和参数编码两者的优点结合起来，在 4kbps 到 16kbps 的数码率 上能够得到高质量的合成语音。既利用了语音产生模型，通过对模型参数进行编 码，减少被编码对象的动态范围和数据量，又使编码过程产生接近原始语音波形 的合成语音，以保留说话人的各种自然特征，提高了语音质量。得到最广泛研究 的 混合 编码算法是基 于线性预测 技术的 分析合 成编 码 方法 LPABS(Linear Prediction An alysis-By Syn thesis)从最初的 64kbps 的标准 PCM 波形编码器到现在 4kbps 以下的参

15、量编码的声码器，语音压缩编码在几十年里得到迅速发展。进入 90 年代以来，在无线电话方面 GSM 又逐步替代传统的模拟无线电话系统。近年 来，随着 In ternet 网的迅速发展，网络通信由单纯的数据信息向多媒体方向发 展，移动通信也正向第三代移动通信方向发展，高效优质语音编码成为这些新颖 通信系统的基本也是关键的技术之一。 在中国，语音和语言处理技术的研发略晚于国外。中国科学院声学研究所的 俞铁城教授应该说是中国最早涉足这一领域的人之一，他于 1977 年在物理学 报发表了全国第一篇关于语音识别的论文。清华大学语音技术中心紧随其后， 语音界老前辈方棣棠教授、吴文虎教授于 1979 年创立语

16、音技术中心（原名语音实 验室），现已有 28 年的历史。随后，全国各地从事这方面研究的机构越来越多， 比较著名的有清华大学电子工程系、中国科学院自动化研究所、中国科技大学、 中国社会科学院语言研究所（在语音学研究方面，吴宗济先生的起步更早）、北京 大学、哈尔滨工业大学等等。在这些顶尖学术机构的带动下，中国的语音和语言 处理技术得到很大发展，并逐步在国际上引起注意。 需要全部论文的加我 QQ 2461557555 还有该论文的 开题报告、任务书、论 文、软件程序、Protel 原理图、外文文献等 版权申明 本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整 理。版权为潘宏亮个人所有 This

17、article in eludes some parts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ngs pers onal own ership. 用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及 其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关 法律的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权 利人的书面许可，并支付报酬。 Users may use the contents or services of thi

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