1 引言
　　在通信應(yīng)用領(lǐng)域中，壓縮語(yǔ)音信號(hào)的傳輸帶寬或降低電話信道的傳輸碼率。一直是設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)。語(yǔ)音編碼在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過(guò)程中擔(dān)當(dāng)著重要的角色，語(yǔ)音編碼是壓縮語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字表示，而且是這些信號(hào)所需比特?cái)?shù)的算法。可以說(shuō)，語(yǔ)音壓縮技術(shù)的發(fā)展和人類信息技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。因此，對(duì)語(yǔ)音壓縮技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　如何在實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音壓縮，這是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。目前，PC上的實(shí)時(shí)語(yǔ)音壓縮技術(shù)已經(jīng)較為成熟，而嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的語(yǔ)音壓縮技術(shù)還有待發(fā)展和完善。由于大多數(shù)高質(zhì)量、低碼率的語(yǔ)音壓縮算法有較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算，所以傳統(tǒng)的單片機(jī)已經(jīng)不能勝任,必須采用更高性能的處理器，而專門為數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為語(yǔ)音壓縮的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

2 語(yǔ)音壓縮編碼方案選擇
　　在評(píng)價(jià)一個(gè)語(yǔ)音壓縮編碼方案時(shí)，一般從質(zhì)量、速率、復(fù)雜度和延時(shí)四個(gè)方面考慮。

　　本數(shù)字語(yǔ)音壓縮系統(tǒng)需要一種低碼率、高語(yǔ)音質(zhì)量、低時(shí)延、較低算法復(fù)雜度的壓縮設(shè)計(jì)方案。從表1所列可以看出。從低碼率方面排除了G.711、G.721、G.722、G.723。而G3.726在16 Kb/s速率下，速率為，語(yǔ)音質(zhì)量為2.0，顯然是不能接受的。在余下的G.723.1、G.729、G.729A中，G.723.1的算法復(fù)雜度較大，而且時(shí)延較長(zhǎng)，所以被排除。在剩余的G.729和G.729A中，在算法復(fù)雜度方面，G.729A則有著較大優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，G.729A是G.729的簡(jiǎn)化版本，在語(yǔ)音質(zhì)量基本維持不變的情況下，算法簡(jiǎn)化了很多。所以本系統(tǒng)終決定選用G.729A算法。

3 G.729A算法概述
　　在1996年6月的ITU-T SG15末次會(huì)議上通過(guò)了G.729的附件A"減少?gòu)?fù)雜度的8 Kb/s CS-ACELP語(yǔ)音編碼器"，該編碼方案是電話帶寬的語(yǔ)音信號(hào)編碼標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)輸入語(yǔ)音性質(zhì)的模擬信號(hào)采用8 kHz采樣。16 bit線性PCM量化。CS-ACELP是基于碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)的編碼模式，每80個(gè)樣點(diǎn)為一語(yǔ)音幀，分析并提取各種參數(shù)(線性預(yù)測(cè)濾波器系數(shù)、自適應(yīng)碼本和固定碼本中碼本序號(hào)、自適應(yīng)碼矢量增益和固定碼矢量增益)，并發(fā)送這些參數(shù)編碼。在解碼端，把接收到的比特流恢復(fù)

　　成參數(shù)編碼。解碼后得到各個(gè)參數(shù)，用自適應(yīng)碼矢序號(hào)從自適應(yīng)碼本中得到自適應(yīng)碼矢，用固定碼矢序號(hào)從固定碼本中得到固定碼矢，分別乘以它們的增益，按點(diǎn)相加后構(gòu)成激勵(lì)序列。用線性預(yù)測(cè)濾波器系數(shù)構(gòu)成合成濾波器，用自適應(yīng)碼本方法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)或基音合成濾波，計(jì)算出合成語(yǔ)音后，用后置濾波器進(jìn)一步增強(qiáng)音質(zhì)。

4 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)總體框圖
　　本系統(tǒng)是以TMS320C6711為，外部擴(kuò)展16 MB SDRAM和2 MB Flash。DSP仿真器用于DSP的在線調(diào)試開(kāi)發(fā)，可以通過(guò)軟件在線控制。DSP的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠查看DSP內(nèi)部寄存器。PC機(jī)是開(kāi)發(fā)人員和DSP系統(tǒng)之間的交互界面，通過(guò)PC機(jī)上安裝的CCS(Code Composer Studio)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)人員可以在友好的圖形界面下對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作。

4.2 模擬電路接口設(shè)計(jì)
　　TLV320AIC10模擬電路設(shè)計(jì)包括Micophone接口設(shè)計(jì)和揚(yáng)聲器接口設(shè)計(jì),由于TLV320AIC10輸出具有600 Ω驅(qū)動(dòng)能力,足夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)耳機(jī)，也可以經(jīng)過(guò)一個(gè)功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，所以輸出電路較為簡(jiǎn)單。TLV320AIC10內(nèi)置運(yùn)算放大器電路，可方便地與Microphone接口，接口電路如圖3所示。應(yīng)注意的是，VMID引腳輸出電流為5 mA，為了防止輸出電流超過(guò)限制,應(yīng)當(dāng)串聯(lián)一只起保護(hù)作用的電位器RP1。

4.3 數(shù)字電路接口設(shè)計(jì)
　　TLV320AIC10支持與TI5000、TI6000系列的無(wú)縫接口。TLV320AIC1O可以通過(guò)McBSP接口與TMS320C6711 DSP相連接，需要注意的是，TLV320AIC10采用主機(jī)模式(Master Mode)，

　　由TLV320AIC1O向TMS320C6711提供串行通信頻率SCLK。MCLK提供TLV320AIC10的工作頻率，包括串行通信頻率SCLK和采樣頻率fs。串行通信頻率為MCLK的二分頻，fs與MCLK之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

5 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是能夠?qū)崟r(shí)輸入語(yǔ)音、壓縮，并能將接收到的G.729A編碼解壓播放。事實(shí)上，DSP要同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)：從外部語(yǔ)音電路獲取采集數(shù)據(jù)、編碼、解碼，將解碼后的數(shù)據(jù)送到外部語(yǔ)音電路播放。本系統(tǒng)采用TI BIOS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)．并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了硬件驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序，測(cè)試了實(shí)現(xiàn)結(jié)果。
6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　從系統(tǒng)中任意抽取的一幀語(yǔ)音的原始數(shù)據(jù)和重建數(shù)據(jù),并用CCS圖形調(diào)試工具顯示出來(lái)。
　　波形的基本趨勢(shì)是相同的，但是語(yǔ)音幅度有所減小。 7 結(jié)束語(yǔ)
　　本文對(duì)基于DSP的G.729A語(yǔ)音壓縮算法進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：該算法已通過(guò)了ITU-T的測(cè)試向量，達(dá)到了ITU-T標(biāo)準(zhǔn)；本編碼算法對(duì)于時(shí)間長(zhǎng)度為10 ms的一幀語(yǔ)音數(shù)據(jù)編碼需要1.1 ms，解碼需0.29 ms，完全可在TMS320C6711

　　處理器上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)多路語(yǔ)音編解碼。該DSP語(yǔ)音壓縮模塊可以廣泛應(yīng)用于數(shù)字語(yǔ)音記錄、VoIP、電話會(huì)議、數(shù)字廣播等多種領(lǐng)域。

  

參考文獻(xiàn):

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[2]. G.729 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/G.729_2060769.html.
[3]. TMS320C6711 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TMS320C6711_1077795.html.
[4]. TLV320AIC10 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TLV320AIC10_10054.html.