基于DSP的G.729语音编解码算法研究及实现

论文摘要

语音编码的基本特点就是在给定编码速率的条件下得到尽可能好的重建语音信号,并且实现尽可能小的编解码时延和适当的运算复杂度。ITU-T公布的G.729是一种基于共轭结构——代数码激励线性预测（CS-ACELP）的低速语音编解码算法,由于具有良好的合成语音质量、复杂度适中、时延较低等优点,己被广泛应用在VOIP网关、IP电话中,成为了语音通信中最主要的编码算法之一。本论文首先介绍了低速率语音编码技术的基本原理,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（包括线性预测、矢量量化、码书搜索及后置滤波技术等）,并对G.729语音编解码器进行了深入分析研究。在熟练掌握G.729标准C源代码的基础上,提出了以长城嘉信公司的TMS320C5416 EMV板为硬件平台,有效实现G.729编解码器的方法。在保证合成语音质量的前提下,通过对ITU提供的参考代码的算法结构进行详细的分析后,对其进行了算法优化和代码精简;将改进后的代码移植到TMS320C5416 EMV板后构成了G.729编解码器系统,实时实现了语音的编解码功能。利用CCS自带的代码性能分析器profiler对优化后的代码进行了测试,结果表明优化后的算法复杂度完全能在单片C5416上执行。测试结果表明通过在此系统上完成的G.729编解码后输出的再生语音的自然度、清晰度和可懂度都很好,与原始语音质量接近;且再生的语音信号与原始语音信号波形相比没有出现严重失真,基本保持了原始信号的全部信息量。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 G.729所涉及的语音编码技术
• 2.1 线性预测编码（LPC）分析
• 2.2 矢量量化（VQ）
• 2.3 线性预测合成分析编码
• 2.4 码激励线性预测（CELP）
• 第三章 G.729语音编解码器
• 3.1 G.729 语音编码器原理分析
• 3.1.1 预处理模块
• 3.1.2 线性预测分析和量化模块
• 3.1.3 开环基音分析模块
• 3.1.4 自适应码书搜索模块
• 3.1.5 固定码书搜索模块
• 3.1.6 码书增益量化模块
• 3.2 G.729 解码器原理分析
• 3.2.1 参数解码模块
• 3.2.2 后处理模块
• 3.2.3 帧丢失的处理
• 3.3 说明
• 第四章 基于DSP的G.729算法分析及优化
• 4.1 G.729 软件系统的各功能模块
• 4.1.1 基本运算模块
• 4.1.2 高级运算模块
• 4.1.3 编码器专用程序模块
• 4.1.4 解码器专用程序模块
• 4.1.5 其他模块
• 4.2 主处理芯片的选取
• 4.3 TMS320C5416 芯片
• 4.3.1 TMS320C5416 芯片的特点
• 4.3.2 TMS320C54x 开发工具及流程
• 4.3.3 软件仿真环境CCS
• 4.4 G.729 算法的优化
• 4.4.1 C 语言和汇编混合编程
• 4.4.2 算法精简
• 4.4.3 算法优化
• 4.4.4 合理利用DSP 提供的资源
• 第五章 G.729编解码算法在DSP上的实现
• 5.1 G.729 编解码器硬件系统
• 5.1.1 音频接口模块
• 5.2 G.729 编解码器软件系统
• 5.2.1 主程序工作流程设计
• 5.2.2 串口中断处理程序
• 5.2.3 语音信号编码程序
• 5.2.4 语音信号解码程序
• 5.3 系统测试结果分析
• 5.3.1 算法复杂度和编码时延
• 5.3.2 语音质量
• 结束语
• 参考文献
• 谢辞