G.729B编解码算法在DM642上的实现与优化

论文摘要

目前通信信道和计算机网络对传输码流比特率的限制促进了语音信号低码率编码技术的发展,许多国际组织不断的推出他们的数据压缩标准,这其中就包括国际电信联盟（ITU-T）推荐的G.729系列语音编解码标准。G.729建议采用共轭结构-代数码本激励线性预测（CS-ACELP）语音编码方案,其码率为8kbit/s,是该系列编码标准中最为复杂的一种。G.729 Annex B是G.729的改进版本,它描述了语音激活检测VAD、不连续传输DTX和舒适噪声产生器CNG等算法。这些算法应用于语音处理中的静音期,以进一步降低传输速率和提高信道利用率,是G.729研究的最佳静音压缩方案。TMS320DM642是目前业界公认的性能良好的媒体处理器,它基于C64x DSP内核,采用两级缓存,提供了包括视频/音频输入/输出接口、以太网接口等丰富的外设接口,不仅能使用户方便的对音频/视频等复杂的运算进行高速的处理,还能方便的为音频/视频编解码器件和以太网/PCI总线等数据传送接口提供无缝连接。因此,利用嵌入式处理芯片DM642为核心处理器来实现静音压缩算法G.729B不失为一种有效的语音编解码实现途径。论文中详细分析了G.729编解码器的原理和G.729B中的各项关键技术,介绍了硬件平台尤其是其核心芯片TMS320DM642和TLV320AIC23B的结构特点。在保证合成语音质量的前提下,对G.729B算法进行改进和精简,并将修改后的代码移植到DSP TMS320DM642上,进行C语言和汇编两级代码优化工作,最后在DSP系统上实时实现了语音的编解码功能。通过与原始语音作比较,编解码后输出的重构语音在可懂度、清晰度和自然度方面都很好,质量没有发生明显的变化;而且重构语音和原始语音的波形包络也没有出现严重的失真,频谱基本吻合。本课题软、硬件结合进行试验,不仅对G.729B编解码算法进行优化,而且在DM642应用系统中实时实现,为其产品化奠定了基础,如IP电话和H.323网上多媒体通信系统等。本课题做的具体工作有以下几方面:（1）熟悉硬件开发平台SEED-VPM642尤其是DM642的结构和工作原理,了解多通道语音串口（McASP）和编解码芯片（TLV320AIC23B）的功能及应用;（2）了解系统的软件开发平台,尤其是掌握集成开发环境CCS的使用;（3）学习了语音处理的基本知识尤其是语音编码技术及发展,并深入研究了6729/G729B语音编解码算法的基本原理;（4）PC平台上调试验证G.729B代码的正确性并将其移植到TMS320DM642平台上;（5）分别在DM642硬件平台上（emulator）和软件环境下（simulator）对ITU-TG.729B进行了优化并最终实时实现语音编解码算法。

论文目录

• 目录
• Contents
• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 语音编码技术概述
• 1.1.1 语音编码发展新动向
• 1.1.2 语音编码标准发展
• 1.2 DSP芯片的发展与应用
• 1.3 课题意义及论文内容安排
• 1.3.1 课题的研究意义
• 1.3.2 论文内容安排
• 第二章 多媒体处理器 TMS320DM642
• 2.1 DM642多媒体处理器的性能特点
• 2.2 DM642多媒体处理器的硬件结构
• 2.2.1 DM642的CPU单元
• 2.3.2 DM642的Cache结构
• 2.3.3 DM642的EDMA
• 2.3.4 DM642的外设
• 第三章 G.729/G.729B编解码原理
• 3.1 G.729语音编解码器
• 3.1.1 G.729编码器原理
• 3.1.2 G.729解码器原理
• 3.2 G.729B较 G.729编解码技术上的改进
• 3.2.1 静音检测（VAD）
• 3.2.2 不连续传送（DTX）与 SID帧编码
• 3.2.3 舒适噪声产生（CNG）
• 3.3 G.729B与G.729编解码的结合
• 第四章 G.729B算法由PC机到DSP的移植
• 4.1 G.729B算法源代码分析与PC机实现
• 4.1.1 G.729B算法源代码分析
• 4.1.2 算法源代码在PC机上的验证
• 4.2 算法源代码由PC机到DSP的移植
• 4.2.1 数据类型的转换
• 4.2.2 存储系统的合理配置
• 4.2.3 CCS调试环境的设置
• 第五章 G.729B编解码器的实现
• 5.1 G.729B编解码器的硬件平台搭建
• 5.1.1 音频编解码器的基本组成
• 5.1.2 音频输入/输出电路设计
• 5.1.3 多通道音频串口的接口电路
• 5.2 G.729B编解码器的软件设计
• 5.2.1 McASP初始化及参数配置
• 5.2.2 EDMA设计
• 5.2.3 AIC23B初始化及参数配置
• 5.2.4 DAT模块
• 5.3 软件集成开发环境
• 5.4 系统测试结果
• 5.4.1 反汇编窗口测试
• 5.4.2 存储器窗口测试
• 第六章 DSP平台上 G.729B算法的优化
• 6.1 G.729B算法的优化
• 6.1.1 溢出判断的简化
• 6.1.2 LSP量化矢量的码本搜索算法改进
• 6.2 G.729B算法的C代码优化
• 6.2.1 C编译器优化
• 6.2.2 运算集的优化
• 6.2.3 针对循环的优化
• 6.2.4 使用线性汇编及汇编优化器优化
• 6.3 优化结果分析
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表