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1、基于DSP的語(yǔ)音編碼實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)一、刖呂:DSP(digitalsignalprocessor)是一種獨(dú)特的微處理器,是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào),轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào),再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化,并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性,而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器,是數(shù)字化電子世界屮日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度,是最值得稱道的兩大特色。DSP產(chǎn)業(yè)在約40年的歷程屮經(jīng)歷了三個(gè)階段:第一階段,DSP意味著數(shù)字信號(hào)處理,
2、并作為一個(gè)新的理論體系廣為流行;隨著這個(gè)時(shí)代的成熟,DSP進(jìn)入了發(fā)展的第二階段,在這個(gè)階段,DSP代表數(shù)字信號(hào)處理器,這些DSP器件使我們生活的許多方而都發(fā)生了巨大的變化;接下來(lái)又催生了第三階段,這是一個(gè)賦能(enablement)時(shí)期,我們將看到DSP理論和DSP架構(gòu)都被嵌入到SoC類產(chǎn)品中。"第一-階段,DSP意味著數(shù)字信號(hào)處理。80年代開(kāi)始了第二個(gè)階段,DSP從概念走向了產(chǎn)品,TMS32010所實(shí)現(xiàn)的出色性能和特性備受業(yè)界關(guān)注。方進(jìn)先生在一篇文章中提到,新興的DSP業(yè)務(wù)同時(shí)也承擔(dān)著巨大的風(fēng)險(xiǎn),究競(jìng)向哪里拓展是生死攸關(guān)的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)師努力使DSP處
3、理器每MIPS成本降到了適合于商用的低于10美元范圍時(shí),DSP在軍事、工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中不斷獲得成功。到1991年,TI推出價(jià)格可與16位微處理器不相上下的DSP芯片,首次實(shí)現(xiàn)批量單價(jià)低于5美元,但所能提供的性能卻是其5至10倍。到90年代,多家公司躋身DSP領(lǐng)域與TI進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。TI首家提供可定制DSP——DSP,cDSP基于內(nèi)核DSP的設(shè)計(jì)可使DSP具冇更高的系統(tǒng)集成度,大加速了產(chǎn)品的上市時(shí)間。同時(shí),TI瞄準(zhǔn)DSP電子山場(chǎng)上成長(zhǎng)速度最快的領(lǐng)域。到90年代中期,這種可編程的DSP器件已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信、海量存儲(chǔ)、語(yǔ)咅處理、汽車電子、消費(fèi)類音頻和視頻
4、產(chǎn)品等等,其中最為輝煌的成就是在數(shù)字蜂窩電話中的成功。這時(shí),DSP業(yè)務(wù)也一躍成為TI最大的業(yè)務(wù),這個(gè)階段DSP每MIPS的價(jià)格已降到10美分到1美元的范圍。21世紀(jì)DSP發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈,TI及時(shí)調(diào)整DSP發(fā)展戰(zhàn)略全局規(guī)劃,并以全面的產(chǎn)品規(guī)劃和完善的解決方案,加之全新的開(kāi)發(fā)理念,深化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。成就這一進(jìn)展的前提就是DSP每MIPS價(jià)格目標(biāo)已設(shè)定為幾個(gè)美分或更低。DSP未來(lái)發(fā)展:O數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善,多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)(SIMD)、特大指令字組(VLIM)將在新的高性能處理器中將占主導(dǎo)地位。ODSP和微處理器
5、的融合:ODSP和高檔CPU的融合:ODSP和SOC的融合:ODSP和FPGA的融合。二、語(yǔ)音編碼G.723.1介紹:ITUT-TG.723.1是一種用于多媒體通信的雙碼率語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)。本例基于TMS320C6713DSK的硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了ITUG.723.1建議的雙速低碼率語(yǔ)音編碼的解碼算法,對(duì)用于DAMB的中波傳輸具冇實(shí)際意義。G.723.1是一種編碼速率為5.3Kbps和6.3kbps的雙速語(yǔ)咅編碼方案,主要用于多媒體通信。踏實(shí)國(guó)際電信聯(lián)盟指定的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)組成部分,在低比特率條件下對(duì)多媒體服務(wù)中的語(yǔ)音或其他音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮,有很好的音
6、質(zhì)保證。在數(shù)字調(diào)幅廣播(DAMB)屮,若直接使用現(xiàn)有的雙邊帶發(fā)射機(jī)來(lái)發(fā)射DAMB信號(hào),就要求基帶帶寬選用4.5kHz或者5kHz,而適用于這種低凈化比特率的語(yǔ)咅編碼則首選ITU的G.723.1標(biāo)準(zhǔn)。三、硬件設(shè)計(jì):(1)、G.723.1標(biāo)準(zhǔn)和TMS320C6713DSK簡(jiǎn)介G.723.1語(yǔ)咅編碼解碼器是基于線性預(yù)測(cè)理論的,采用合成分析、矢量量化等方法,以經(jīng)過(guò)感覺(jué)加權(quán)后的殘差信號(hào)能量最小為準(zhǔn)則進(jìn)行編碼的。G.723.1是一種雙比特率的語(yǔ)音編碼方案,對(duì)語(yǔ)音或者音頻信號(hào)進(jìn)行8kHz采樣,16bit量化,可以提供5.3kbps或者6.3kbps壓縮數(shù)據(jù)輸出。G.
7、723.1編碼支持高比特率編碼輸出、低比特率編碼輸出兩種比特率。其中,高比特率編碼輸出能提供好的語(yǔ)咅質(zhì)量,低比特率編碼輸出在提供較好的語(yǔ)咅質(zhì)量的同時(shí),可以為其他數(shù)據(jù)服務(wù)捉供較好的機(jī)動(dòng)性和可行性。G.723.1以30ms的語(yǔ)音信號(hào)作為一個(gè)處理幀,其高、低編碼比特率可以在每個(gè)處理幀的基礎(chǔ)上進(jìn)行切換。G.723.1的編碼過(guò)程如下圖所示:圖一G.723.1編碼框圖①進(jìn)行高通濾波,去掉直流分量:②把1幀信號(hào)分成4個(gè)長(zhǎng)度為60樣點(diǎn)的子幀,分別進(jìn)行10階LPC分析,得到各子幀的LPC參數(shù),并把最后一個(gè)子幀的LPC參數(shù)轉(zhuǎn)化成線譜對(duì)(LSP)參數(shù),進(jìn)行矢量量化編碼,然后
8、將英送到解碼器。利用未量化的LPC參數(shù)構(gòu)造短時(shí)感覺(jué)加權(quán)濾波器,對(duì)信號(hào)濾波后得到一個(gè)子幀構(gòu)造一個(gè)