基于CS-ACELP语音编码算法的研究及DSP实现

摘要

随着现代移动通信的蓬勃发展，频带利用率与通信质量成为目前该领域两个突出的问题。低速率，高质量和低成本的语音编解码器成为解决这些问题的有效途径。为满足这种需要，国际电信联盟 (International Telecom United，ITU) 于 1996年推出了G.729标准。它是基于共轭结构代数码激励线性预测(CS-ACELP)的8kbit/s的语音压缩标准，具有时延小，重建语音质量好等特性。G.729标准由于其接着概要介绍了16位定点的数字信号处理芯片TMS320C5402及其特点。优良的性能被广泛的应用于卫星通信、多媒体通信、移动通信以及IP网络电话等领域。 本文首先叙述了语音编码技术的背景知识，系统地阐述了G.729语音编解码标准，从原理上分析了算法中的关键技术：线性预测、知觉加权滤波、矢量量化、增益量化、自适应码本搜索和固定码本搜索等。为了降低算法的运算量，本文提出了对算法进行改进的一些方法：线谱对系数量化过程的改进；开环搜索方法的改进；码本增益量化的简化；码本搜索中求最小距离的优化等。 DSP (Digital Signal Processor)作为一种专用的数字信号处理器而被广泛的应用在多媒体、通信的各个领域。由于DSP具有体积小、功耗低、运算速度快和价格便宜等许多优点，非常适合于实时语音和视频压缩处理。本文采用TI公司的 TMS320VC5402芯片来实现G.729语音编码算法，根据其特点对源代码中运算量较大的模块进行了代码优化。 最后，仿真结果表明，优化后的G．729算法的运算量仅是原始算法的1/14，大大降低了算法的复杂度。经过主观试听判断，其输出的重建语音仍然具有很高的质量。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2语音编码国内外研究现状

1.3本课题的目的和意义

1.4本文的主要研究工作

第2章语音编码相关理论和技术

2.1语音信号产生的数字模型

2.2语音编码技术分类

2.2.1波形编码

2.2.2参数编码

2.2.3混合编码

2.3矢量量化技术

2.4码激励线性预测

2.5语音编码器性能的衡量标准

2.6本章小结

第3章G.729语音编解码算法原理

3.1概述

3.2 G.729编码器的基本原理

3.2.1预处理

3.2.2线性预测分析和量化

3.2.3知觉加权

3.2.4脉冲响应的计算

3.2.5目标信号的计算

3.2.6自适应码本搜索

3.2.7固定码本搜索

3.2.8码本增益的量化

3.2.9存储器更新

3.3 G.729解码器的基本原理

3.3.1参数解码过程

3.3.2后置处理

3.3.3隐蔽的帧删除

3.4本章小结

第4章G.729算法源代码研究

4.1概述

4.2编码模块部分

4.3解码模块部分

4.4其他模块部分

4.5本章小结

第5章G.729标准在DSP上的实现

5.1 TMS320VC5402芯片介绍

5.2 TMS320C54x仿真开发系统

5.2.1软件开发流程

5.2.2集成开发环境

5.3 DSP芯片软件开发方式

5.4 G.729算法的改进

5.5 G.729代码优化

5.6测试结果与分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢