基于VPM642的G.729A语音编解码器的实现

论文摘要

数字语音通信业务是当前信息产业中发展的最快、普及面最广的业务之一。G.729语音编解码标准是目前中、低速率语音编码中的主流算法之一。该标准采用共轭结构的代数码激励线性预测语音编码方案,其码率为8 kbit/s,是ITU-T推荐的语音压缩编码标准中算法最为复杂的一种。G.729标准的应用非常广泛,如VOIP、可视会议和和电话会议等。G.729A是G.729的简化版本。两者的编解码结构相同,码流可以互通。G.729A的运算量比G.729减少约一半,而语音质量下降不大,因此在工程应用中一般都采用G.729A。G.729A算法的复杂性和语音通信的实时性都对硬件提出了很高的要求。同时,作为通信网络的重要组成部分的多媒体通信终端,往往需要融合系统、传输、图像、语音、数据等多种功能,这就要求其核心处理器具有强大的处理能力。TMS320DM642是TI公司专门针对多媒体通信而推出的一款定点DSP处理器,它强大的功能为多媒体信息的处理提供了良好的硬件基础。本文首先介绍了语音压缩编码技术的发展概况和语音编码的原理,以码激励线性预测编码技术为重点,详细分析了码激励线性预测编码技术中最重要的几种实现技术,包括线性预测分析、矢量量化、合成分析等,并在此基础上对G.729A算法进行了进一步的研究。接下来本文着重地讨论了基于VPM642的G.729A语音采集与处理系统的软件设计,及其在VPM642开发板上的实现与优化。简要介绍了系统的硬件平台、TMS320DM642架构以及DSP系统的开发环境CCS等。通过一系列针对TMS320DM642硬件平台的G.729A算法的优化,例如使用存储器分配优化、内联函数优化、数据打包技术优化、软件流水优化循环等技术,极大的提高了程序的运行效率,满足实时性的要求。最后对系统进行了测试,测试结果表明:本课题中基于VPM642的G.729A的语音编解码器完全能够达到实时性要求,经G.729A编解码器处理后的重建语音话音质量良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 语音编解码技术的发展
• 1.3 DSP技术发展概况
• 1.4 论文研究内容
• 第二章 语音编解码原理
• 2.1 概述
• 2.2 语音信号产生的数字模型
• 2.3 码激励线性预测（CELP）编码的关键技术
• 2.3.1 语音信号的线性预测分析
• 2.3.2 线谱频率分析
• 2.3.3 语音信号的矢量量化
• 2.3.4 合成分析法
• 2.3.5 感知加权滤波器
• 2.4 G.729 8 kb/s CS-ACELP语音编解码器
• 2.4.1 编码器原理
• 2.4.2 解码器原理
• 2.4.3 延迟
• 2.5 G.729A
• 第三章 系统硬件平台
• 3.1 引言
• 3.2 系统硬件平台VPM642
• 3.3 DSP芯片结构特点
• 3.3.1 哈佛结构
• 3.3.2 流水线
• 3.3.3 专用的硬件乘法器和乘加指令MAC
• 3.3.4 快速的指令周期
• 3.4 TI公司系列DSP芯片简介
• 3.4.1 芯片特点及应用领域
• 3.4.2 TMS320DM642 介绍
• 3.5 代码调试开发环境CCS
• 3.5.1 CCS工具介绍
• 3.5.2 在CCS上的调试运行代码的步骤
• 3.6 本章小结
• 第四章 G.729A语音编解码器的实现与优化
• 4.1 源代码分析
• 4.1.1 通用程序
• 4.1.2 编码程序
• 4.1.3 解码程序
• 4.1.4 其它程序
• 4.2 编解码系统的软件设计
• 4.3 算法优化
• 4.3.1 优化前的分析
• 4.3.2 存储器分配的优化
• 4.3.3 算法精简
• 4.3.4 使用编译器优化
• 4.3.5 使用内联函数（intrinsic）
• 4.3.6 利用数据打包技术优化
• 4.3.7 利用软件流水优化循环
• 4.3.8 其他的优化
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 优化结果
• 4.4.2 性能评价
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢