iLBC语音编解码算法在24位定点DSP上的实现和优化

摘要

随着语音技术在近年来得到了广泛的发展，互联网语音通信应用日益普及，网络电话的语音通信质量成为制约其发展的重要因素。为了在包交换网络中减轻丢包对语音的影响，国际上提出了一种采用长时预测方法及丢包掩蔽（Packet Loss Concealment）技术的算法，即iLBC算法，从而很好地解决了这个问题。 iLBC的全称是Internet Low Bit Rate Codec，是由Global IPSound公司提出的一种用于IP语音技术的新编码算法。iLBC本质上是一种基于帧的线性预测编码方法，是对CELP（Code Excited Linear Predictive Coding）的一种发展，相对于以前的语音编解码算法如G．729A和G．723．1，其独有的动态码本更新技术，语音谱后增强算法，及丢包掩蔽技术，使其在分组交换网络中应用时有更好的性能。 本课题的主要工作是iLBC语音编解码算法研究及其24位DSP芯片上加以实现并进行优化。在芯片选择方面，由于目前市场上大量的定点DSP都是采用16bit总线宽度，这可能会导致数据精度有限，从而增加语音算法设计的复杂度。本课题选择了24位的AR1688芯片，其低廉的价格和较高的精度，在芯片上实现语音编解码算法，具有很大的工程意义。课题的实现过程分为两步，首先对算法进行了定点C语言的实现，然后，把定点代码转化为DSP汇编代码。在语音压缩算法通过调试后，为了能降低语音算法的运算复杂度，提高编解码的速度，适应低速处理器的要求，降低设备功耗，利用了AR1688芯片自身的硬件特点和指令特点，对算法进行优化。最终在以AR1688为核心的设备上成功地实现了实时语音编解码的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1语音编解码技术

1.1.1语音编解码技术的发展历程

1.1.2常见的语音编解码算法

1.1.3 iLBC语音编解码算法优点

1.2开发环境介绍

1.3工作流程与论文结构

第二章iLBC中速率语音编解码算法研究

2.1线性预测码本激励算法原理

2.1.1自然语音模型

2.1.2 CELP编码器的组成

2.2 CELP编码过程

2.2.1线性预测分析

2.2.2 Levinson-Durbin递归算法

2.2.3码本搜索

2.2.4感觉加权滤波器

2.3 iLBC语音编解码算法研究

2.3.1编码过程

2.3.2解码过程

2.4 iLBC语音编解码算法特点

第三章开发平台及DSP芯片结构介绍

3.1DSP芯片及其特点

3.2 DSP系统开发流程

3.3 ARl688芯片介绍

3.4 DSP代码开发环境

第四章iLBC语音编解码算法的工程实现

4.1浮点C代码到定点C代码定点化的实现

4.2定点C代码定点化到DSP汇编实现的实现

4.2.1设定文件结构

4.2.2课题编程规则

4.2.3通用子函数编写

4.2.4模块划分

4.2.5模块编译

4.2.6代码性能分析

第五章实现优化及结果测试

5.1一致化调试工作

5.1.1一致化验证方法

5.1.2一致化调试

5.2代码的优化

5.2.1程序组织结构的优化

5.2.2基于DSP的指令的优化

5.2.3滤波器实现的优化

5.2.4利用空间换时间的优化

5.2.5存储区空间的节省

5.3实现结果测试

5.3.1语音质量评价

5.3.2信号波形实现

5.3.3算法性能指标

第六章总结与展望

6.1本文工作总结

6.2下一步的工作

6.3技术展望

参考文献

致谢

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