基于DSP的G.729A語音壓縮算法測試分析

語音的數(shù)字通信無論在可靠性、抗干擾能力、保密性還是價(jià)格方面都遠(yuǎn)優(yōu)于模擬語音信號，但這是以信道占用寬頻帶寬為代價(jià)的。因此為了減少語音信號所占用的帶寬或存儲空間，就必須對數(shù)字語音信號進(jìn)行壓縮編碼。
　　一個(gè)優(yōu)秀的語音壓縮系統(tǒng)要求能夠在軟硬件資源占用比例低和壓縮編解碼時(shí)間短的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多通道語音實(shí)時(shí)壓縮。目前，G.729A算法多是在TI的5000系列DSP上實(shí)現(xiàn)單通道或雙通道語音壓縮，而本設(shè)計(jì)在現(xiàn)有的TMS320C6711系列DSP平臺上使用最少的硬件資源和軟件開銷，壓縮編碼解碼時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了多通道語音實(shí)時(shí)壓縮解壓。
　　選擇語音壓縮編碼方案
　　在評價(jià)一個(gè)語音壓縮編碼方案時(shí)，一般從四個(gè)方面考慮：質(zhì)量、速率、復(fù)雜度和延時(shí)。目前 ITU-U已制定的G系列標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
　　
　　本系統(tǒng)需要的是一種低碼率、語音質(zhì)量良好、低時(shí)延、較低算法復(fù)雜度的壓縮方案，從表1中可以看出，從低碼率考慮就可以排除G.711、G.721、G.722和G.723。G.726在速率為16Kb/s 時(shí)，語音質(zhì)量為2.0，這顯然是不可以接受的。在余下的G.723.1、G.729、G.729A中，可以看到G.723.1的算法復(fù)雜度較大，而且延時(shí)較長，所以也被排除。和G.729相比，在算法復(fù)雜度方面，G.729A有較大優(yōu)勢。實(shí)際上， G.729A是G.729的一個(gè)簡化版本，在語音質(zhì)量基本維持不變的情況下，算法簡化了很多。所以本系統(tǒng)最后選用 G.729A算法。
　　G.729A編碼方案是電話帶寬的語音信號編碼的標(biāo)準(zhǔn)，對輸入語音性質(zhì)的模擬信號用8kHz、采樣，16比特線性PCM量化。CS-ACELP是基于碼本激勵(lì)線性預(yù)測（CELP）的編碼模式，每80個(gè)樣點(diǎn)為一語音幀，對語音信號分析并提取各種參數(shù)，把這些參數(shù)編碼發(fā)送。在解碼端，把收到的比特流恢復(fù)成參數(shù)編碼，解碼后得到各個(gè)參數(shù)，用自適應(yīng)碼矢序號從自適應(yīng)碼本中得到自適應(yīng)碼矢，用固定碼矢序號從固定碼本中得到固定碼矢，分別乘以它們的增益，按點(diǎn)相加后構(gòu)成激勵(lì)序列。用線性預(yù)測濾波器系數(shù)構(gòu)成合成濾波器。用自適應(yīng)碼本方法實(shí)現(xiàn)長時(shí)或基音合成濾波，計(jì)算出合成語音后，用后置濾波器進(jìn)一步增強(qiáng)音質(zhì)。G.729A算法編碼器原理框圖如圖1所示。
　　
　　圖1 G.729A算法編碼器原理框圖
　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　數(shù)字信號處理器具有運(yùn)行速度快、性價(jià)比高、功耗低、開發(fā)快的特點(diǎn)。本系統(tǒng)選擇的TMS320C6711是高性能浮點(diǎn)數(shù)字信號處理器，可以成功地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語音壓縮和解壓。
　　1 系統(tǒng)原理框圖
　　本系統(tǒng)以TMS320C6711為核心，外擴(kuò)32MB SDRAM和2MB FLASH。DSP仿真器用于DSP的在線調(diào)試開發(fā)，可以通過軟件在線控制DSP的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠查看DSP內(nèi)部寄存器。PC是開發(fā)人員和DSP系統(tǒng)之間的交互界面，通過PC上安裝的CCS集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)人員可以在友好的圖形界面下對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作。