文档介绍：淮阴工学院
《DSP技术与应用》课程设计报告
选题名称: 语音压缩与回放
系(院): 计算机工程学院
专业:计算机科学与技术(嵌入式系统软件设计)
班级: 计算机1073
姓名: 学号:
指导教师:
学年学期: 2009 ~ 2010 学年第 2 学期
2010 年 6 月 11 日
摘要:
数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。其中,关键技术在于,为了增加语音存储时间,提高存储器的利用率,采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储,而在回放时再进行解压缩,同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰,从而确保了语音回放的可靠质量。随着超大规模集成电路(VLSI)工艺的进步,高速数字信号处理器(DSP)技术的飞速发展以及先进开发工具的完备,使得复杂的语音编解码算法在以高性能微处理器为核心的硬件系统上实时实现成为可能。本文介绍了一种基于目前性能价格比较高的16位定点 DSP芯片TMS320VC54X的语音压缩处理系统, 可以直接作为会议电视、可视电话、IP 网络多媒体通信、远程医疗系统终端设备中声音信源编码解码器系统。
关键词:语音;压缩;编码;DSP
目录
1课题综述 1
课题来源 1
预期目标 1
前置知识 1
2 系统设计及分析 2
基础知识 2
实验方案 3
程序流程图 4
3 原理图 5
4 程序代码 5
主函数 5
a律压缩子函数 10
a律解压缩子函数 11
延时子函数 12
12
4 程序运行与调试 15
实验结果 15
总结 17
参考文献 18
1课题综述
课题来源
语音信号是信息的重要形式, 语音信号处理有着广泛的应用领域,而语音压缩在语音信号的传输、存储等方面有非常广泛的作用,而且在通信领域中已经有较成熟的发展和广泛应用。本设计要求采用DSP及其A/D、D/A转换器进行语音信号的压缩、存储和回放。在通信应用领域中, 压缩语音信号的传输带宽或降低电话信道的传输码率, 一直是设计人员追求的目标。语音编码在实现这一目标的过程中担当着重要的角色, 语音编码是压缩语音信号的数字表示, 而且是这些信号所需比特数最小的算法。可以说, 语音压缩技术的发展和人类信息技术的发展息息相关。因此, 对语音压缩技术的研究具有重要的现实意义。
预期目标
(1)使用DSP实现语音的压缩和解压缩,算法自行定义。
(2)将从MIC输入口实时采集的语音信号,通过A/D转换器进行压缩后存储到DSP的片内和片外RAM存储器中,存储时间不小于10秒。
(3)存储器存满之后,使用DSP进行实时解压缩,并从SPEAKER输出口进行回放输出。
(4)使用指示灯对语音存储和回放过程进行指示。
(5)利用多种算法进行语音压缩存储等,比较各算法的特点。
前置知识
基于TMS320VC54X为核心的语音压缩与回放需要掌握和了解如下几个知识:语音的采集与编码、量化、DPCM&ADPCM、采集与输出模块、a律压缩、A/D、D/A,以及DSP芯片选择等。
2 系统设计及分析
基础知识
语音编码
语音编码一般分为两类:一类是波形编码,一类是被称为“声码器技术”的编码。
波形编码的最简单形式就是脉冲编码调制(Pulse code modulation),这种方式将语音变换成与其幅度成正比的二进制序列,而二进制数值往往采用脉冲表示,并用脉冲对采样幅度进行编码,所以叫做脉冲编码调制。
脉冲编码调制没有考虑语音的性质,所以信号没有得到压缩。
量化
脉冲编码调制用同等的量化级数进行量化,即采用均匀量化,而均匀量化是基本的量化方式。但是均匀量化有缺点,在信号动态范围较大而方差较小的时候,其信噪比会下降。
国际上有两种非均匀量化的方法:A律和u律,u律是最常用的一种。在美国,7位u律是长途电话质量的标准。而我国采用的是A律压缩,而且有标准的A律PCM编码芯片。
DPCM&ADPCM
降低传输比特率的方法之一是减少编码的信息量,这要消除语音信号中的冗余度。相邻的语音样本之间存在明显的相关性,因此对相邻样本间的差信号进行编码,便可使信息量得到压缩。因为差分信号比原语音信号的动态范围和平均能量都小。这种编码叫Differential PCM,简称DPCM,即差分脉冲编码调制。
ADPCM即自适应差分脉冲编码调制,ITT(国际电报电话咨询委员会)在1984年提出的32 kbit/s的编码器建议就是采用ADPCM作为长途传输中的国际通用语音编码