浅谈TMS320C6713的多路CVSD语音编解码
64 Kb/s的A律或μ律的对数压扩PCM编码在大容量的光纤通信系统和数字微波系统中已得到广泛应用，但由于占用较大的传输带宽和具有复杂的成帧结构。CVSD调制以其较低的应用难度、成本和编码速率，较好的语音质量广泛应用于战术通信网、卫星通信、蓝牙等无线语音传输领域。于是不同码制的网络之间的互连对两种码制之间的转换提出了更高的要求。针对近年来FPGA、DSP技术的不断发展，本文提出了一种满足此需求的设计方案，以适应通信技术日新月异的发展。
1 多路数据信号的收发
1.1 McASP（Multichannel Audio Serial Port）
McASP是美国TI公司的DSP的一种接入接口。称为复通道音频接入接口。这是一种通用的音频接入接口。采用的是时分复用的数据流形式。McASP使用IIS协议，也支持DIT协议。McASP包括发射与接收两部分，它们可以使用不同时钟，不同传输模式，工作完全独立。发射和接受能够工作在同步状态，此外，McASP的管脚能被配置成通用I/O 管脚。McASP使用相当灵活，能够和音频模数转换（ADC），数模转换（DAC），编码器，数字音频接口接收器（DIR）等无缝直连。例如DIR接收，一个DIR接收器集成电路需要使用IIS输出格式，并且和McASP接受部分相连。
McASP在C5000系列DSP（是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件）处理器基础上新增加的一个专门用来实现多通道音频应用的通用串行端口，它包括收/发两个功能部件，二者问即可完全同步也可各自采用完全独立的主时钟、位时钟和帧同步时钟，具备不同的数据传输模式和位码流格式。支持多种数据协议：I2S，S/PDIF，IEC60958－1，AES－3等格式码流，支持时分复用（TDM码流），多达32个通道进行收发传输的字长可以是8位/12位/16位/120位/24位/32位等。
1.2 多路数据收发的实现
1.2.1 TDM模式
TDM就是时分复用模式。时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。电信中基本采用的信道带宽为DSO，其信道宽为64 kbps。
本文讨论的是音频数据的传输，当MCASP工作于TDM格式时可以用于DSP和多个ADC及DAC直接相连接。数据的多路传输取决于每一收（发）帧多达32个时隙的传输模式。图1显示了6个SLOT的传输模式。
FPGA即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
TMS320C6713的多路数据输出/输入需经过一个数据组合和分离的时序控制单元，这一任务由一块FPGA完成，其功能是接收所有来自DSP的数据，将相同的时隙组合在一起后根据相应的连接设备的时序送出，同时将来自不同的设备的数据组合后以TDM的方式送入DSP，如图2所示。
1.2.2 时钟和帧同步
通过设置DSP的收发帧同步控制寄存器可以设置TDM的具体模式，而相应的位时钟、帧同步时钟可由编程控制由外部产生或直接由内部产生，图3是时钟的相关控制关系。高频时钟AHCLKX可由高频时钟控制寄存器设置为内部产生或外部输入，ACLKX可由时钟控制寄存器设置为内部产生或外部输入。如果采用内部高频时钟，则由AUXCLK经分频后得到，分频数值由高频时钟控制寄存器的0～11 b决定；高频时钟分频后得到位时钟，分频数值由时钟控制寄存器的0～4 b决定。
1．3 AD采样和语音信号的回放
TLV320AIC23B是输入输出模拟音频接口编解码器，该编解码器采用了Sigma-Delta技术进行数模和模数转换，并和McBSP直接相连，AIC23还提供了麦克风输入、线性输入、线性输出和耳机输出4个模拟接口。TLV320AIC23B的控制字可通过SPI方式或者I2C方式写入。图4是I2C方式控制字的读写时序图。设定控制寄存器的工作方式后即可利用TLV320AIC23B对语音信号进行高精度的采样和回放。
2 CVSD编解码
CVSD也叫数字检测音节压扩增量调制，进入实用阶段已有十多年的历史。数字CVSD编译码器中音节平滑滤波器及编译码器中的主积分器的转移函数如下：
音节平滑滤波器：
编码器双积分器：
译码器主积分器：
图5是编译码器的流程图。对上述公式做Z的反变换可以得到三个差分方程，按照相应的差分方程实现相应的编解码器代码编写。
3 PCM码与CVSD码的转换
PcM中文称脉码调制，这一概念为数字通信奠定了基础，60年代它开始应用于市内电话网以扩充容量，使已有音频电缆的大部分芯线的传输容量扩大24～48倍。到70年代中、末期，各国相继把脉码调制成功地应用于同轴电缆通信、
微波接力通信、卫星通信和光纤通信等中、大容量传输系统。80年代初，脉码调制已用于市话中继传输和大容量干线传输以及数字程控交换机，并在用户话机中采用。
PcM码采样频率是8 kHz，CVSD编码的采样频率是16 kHz，把PCM码转化为CVSD码先要把PCM码转换成线性PCM，然后加2倍内插低通滤波器以使采样频率从8 kHz变换到16 kHz，之后送入CVSD编码器生成16 Kb/s的CVSD码；CVSD码转化成PCM码则是一个相反的过程，即将CVSD码送入译码器即可得到线性的PCM码，与此时的PCM码相对应的采样频率为16 kHz，而不是8 kHz。为使采样频率从16 kHz变换到8 kHz，需要加2倍抽取低通滤波器，把线性PCM变换成A律PCM。而滤波器可以选择FIR滤波器。
4 结语
本文提出的多路音频数据的输入/输出设计，利用了6000系列DSP的高速数据处理功能，同时处理多路数据的CVSD编解码、PCM码与CVSD码的相互转换，对于不同码制的网络之间的互连具有重要的应用意义。
音频的编解码
音频编码解码基本概念介绍 对数字音频信息的压缩主要是依据音频信息自身的相关性以及人耳对音频信息的听觉冗余度。音频信息在编码技术中通常分成两类来处理，分别是语音和音乐，各自采用的技术有差异。 语音编码技术又分为三类：波形编码、参数编码以及混合编码。 波形编码：波形编码是在时域上进行处理，力图使重建的语音波形保持原始语音信号的形状，它将语音信号作为一般的波形信号来处理，具有适应能力强、话音质量好等优点，缺点是压缩比偏低。该类编码的技术主要有非线性量化技术、时域自适应差分编码和量化技术。非线性量化技术利用语音信号小幅度出现的概率大而大幅度出现的概率小的特点，通过为小信号分配小的量化阶，为大信号分配大的量阶来减少总量化误差。我们最常用的G.711标准用的就是这个技术。自适应差分编码是利用过去的语音来预测当前的语音，只对它们的差进行编码，从而大大减少了编码数据的动态范围，节省了码率。自适应量化技术是根据量化数据的动态范围来动态调整量阶，使得量阶与量化数据相匹配。G.726标准中应用了这两项技术，G.722标准把语音分成高低两个子带，然后在每个子带中分别应用这两项技术。 参数编码：广泛应用于军事领域。利用语音信息产生的数学模型，提取语音信号的特征参量，并按照模型参数重构音频信号。它只能收敛到模型约束的最好质量上，力图使重建语音信号具有尽可能高的可懂性，而重建信号的波形与原始语音信号的波形相比可能会有相当大的差别。这种编码技术的优点是压缩比高，但重建音频信号的质量较差，自然度低，适用于窄带信道的语音通讯，如军事通讯、航空通讯等。美国的军方标准LPC-10，就是从语音信号中提取出来反射系数、增益、基音周期、清/浊音标志等参数进行编码的。MPEG-4标准中的HVXC声码器用的也是参数编码技术，当它在无声信号片段时，激励信号与在CELP时相似，都是通过一个码本索引和通过幅度信息描述；在发声信号片段时则应用了谐波综合，它是将基音和谐音的正弦振荡按照传输的基频进行综合。 混合编码：将上述两种编码方法结合起来，采用混合编码的方法，可以在较低的数码率上得到较高的音质。它的特点是它工作在非常低的比特率(4~16 kbps)。混合编码器采用合成分析技术。
语音编码技术及其在通信系统中的应用
多媒体技术基础期末论文 题目：语音压缩编码及其在通信系统中的应用 专业：通信工程 姓名：张娴 学号： 1 2 3 0 7 1 3 0 4 4 9
2016年5月24日 在现代通信中，随着科学技术的迅速发展，图像、数据等非话音信息在通信信息总量中所占的比例大大提高，而且这种提高的趋势仍然会继续下去。比如说，以前的手机基本上只可以打电话，发短信，不能接收文件，不能观看视频，但是现在的3G手机甚至4G手机，可以看视频，接发文件，还有很多的应用软件。语音信号所占的传输比例的确是大大减小。但是，到目前为止，在大多数通信系统中，传输最多的信息仍然是语音信号。比如说我们经常打电话，用语音发微信，听音乐，看视频等等。在可以预见的未来通信中，尽管语音信号在通信信息总量中所占的比例会有所下降，但仍然会是传输最多的信息。 语音信号是模拟信号，不能直接在数字通信系统中传输，必须先进行模/数转换再进行数/模转换，这种转换就称为语音编译码（简称语音编码），其作用是将语音模拟信号转换为数字信号，到了接收端，再将收到的语音数字信号还原为语音模拟信号。可见，语音编码技术在数字通信中具有十分重要的作用，随着计算机技术与超大规模集成电路技术的飞速发展和广泛应用，信号的数字处理、数字传输和数字存储日益显示出巨大的优越性。数字化技术的应用范围迅速扩大到各个科学技术领域，渗透到工农业生产和社会生活的各个方面。因此，尽量减少信号占有带宽、持续时间和存储容积，以节省信号在传输、处理和存储中的开销，具有巨大的经济价值。所以，语音编码技术，尤其是语音压缩编码技术（编码速率在16kbit/s以下），近年来受到人们的广泛关注和重视，有着极为迫切的客观需求。正是在这种强大的客观需求推动下，近二十几年来，随着计算
AMR-WB+语音编解码技术的优化与实现
AMR-WB+语音编解码技术的优化与实现 移动通信系统中，语音通信是最主要和最重要的通信方式，高效率、低码率、变码率的语音编码方案是语音通信的发展方向。目前移动通信网络中的语音编码技术应用广泛的是AMR系列的语音编码方案。 其中，AMR-WB+语音编解码技术作为AMR-WB编码技术的升级版本，对音频的频带扩展以及语音和音乐的混合音频编码有了更好的支持，将会被应用于未来的4G通信网络环境中。论文的主要工作是：针对移动通信系统中应用广泛的AMR 系列语音编码技术，在移动终端中使用广泛的ARM平台上，对AMR-WB+语音编码算法进行优化，使其能够被ARM嵌入式平台有效地支持。 文中分析了AMR-WB+的编码技术的基本原理，在分析原理时对一种新的傅里叶变换算法——稀疏傅里叶变换（SFFT）进行了研究，这种新的傅里叶变换算法比传统的FFT运算量降低了将近10倍。优化中使用了SFFT来代替原有的FFT，使得编码器的运算量降低。 同时，论文中还对AMR-WB+编码器进行了功能优化，使其能够进行多路编码、流媒体处理。最终的优化实现平台是ARM公司的Cortex-A8以及ARM9芯片，操作系统为Linux，内核版本是2.6.30，编译器使用的是GCC，版本为4.3。 在保证编码器编码后音频的音质没有改变的前提下，优化工作主要从两个方面展开：一个是算法级别的优化，用运算量小的稀疏傅里叶变换（SFFT）代替快速傅里叶变换（FFT）算法，以便减小AMR-WB+的运算量，算法级别的优化效果是编码速度提升了30%；另一个是编码器实现代码的优化，通过对编码器的程序构架的优化，并针对ARM这个特定的平台进行的汇编程序替代，使得编码器的编码速度提升了。最终的整体优化效果是PC平台上编码器编码速度提升了近20
语音编码分类及编解码标准
语音编码分类及编解码标准 将音频或视频信号在模拟格式和数字格式之间转换的硬件（编码器/解码器）；压缩和解压缩音频或视频数据的硬件或软件（压缩/解压缩）；或是编码器/解码器和压缩/解压缩的组合。通常，编码解码器能够压缩未压缩的数字数据，以减少内存使用量。 编解码器（codec）指的是一个能够对一个信号或者一个数据流进行变换的设备或者程序。这里指的变换既包括将信号或者数据流进行编码（通常是为了传输、存储或者加密）或者提取得到一个编码流的操作，也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。编解码器经常用在视频会议和流媒体等应用中，通常主要还是用在广电行业，作前端应用。 G.711类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps 特性：算法复杂度小，音质一般 优点：算法复杂度低，压缩比小（CD音质>400kbps），编解码延时最短（相对其它技术） 缺点：占用的带宽较高 应用领域：voip 版税方式：Free
备注：70年代CCITT公布的G.711 64kb/s脉冲编码调制PCM。 G.721类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：32Kbps 特性：相对于PCMA和PCMU，其压缩比较高，可以提供2：1 的压缩比。 优点：压缩比大 缺点：声音质量一般 应用领域：voip 版税方式：Free 备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术。G.721标准是一个代码转换系统。它使用ADPCM转换技术，实现64 kb/s A律或μ律PC M速率和32 kb/s速率之间的相互转换。 G.722类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps 特性：G722能提供高保真的语音质量 优点：音质好 缺点：带宽要求高 应用领域：voip
GSM数字移动通信系统语音信源编解码技术
GSM数字移动通信系统语音信源编解码技术 王红军1，钟子发1，陈润洁2 （1电子工程学院,安徽合肥230037； 2合肥通用所,安徽合肥230031） 摘要：依据GSM协议，介绍了GSM系统所采用的语音信源RPE-LTP(规则码激励长期预测)编码技术，详细阐述了相应的信源解码模型和解码算法，并在工程实现中对算法性能进行了大量的测试，验证了解码模型的可行性和算法的有效性。 关键词：GSM；信源编码；信源解码；RPE-LTP 一、引言 GSM(Global System for Mobile Communication)数字移动通信系统中的核心问题是有效性、可靠性和安全性。 信源编码解决的是有效性。由于移动通信属于无线通信，在无线通信中有效性的要求更加突出，这是因为无线信道的频率资源是有限的。提高移动通信的有效性可以在不同的层次来实现，本文着重讨论在物理层的实现技术。 信源编码是产生信源数据的源头，利用信源的统计特性，解除信源的相关性，去掉信源多余的冗余信息，以达到压缩信源信息率，提高系统有效性的目的。 在GSM移动通信系统中，语音信源编码是为了保障语音通信的有效性。本文在完成对语音编解码分析的基础上，工程实现了语音解码技术，技术的突破点就在于解码算法的实际工程应用。 二、GSM语音信源编码技术分析［１，２］ GSM数字移动通信系统采用13kbit/s RPE-LTP语音编码技术，包括预处理、线性预测编码（LPC）分析、短时分析滤波、长时预测和规则码激励编码等5个主要部分，如图1所示。
1预处理 首先用8k H z采样频率对输入的模拟语音信号进行采样得到离散话语音信号 S 0(n)，滤除S (n)中的直流分量，得到S 0f (n);其次采用一阶有限冲激响应（FIR）滤波 器进行高频预加重，得到信号S(n)，加重的目的是加强语音谱中的高频共振峰，使语音短时谱及线性预测LPC分析中余数谱变得更平坦，从而提高谱参数估值的精确性。 2LPC分析 将信号S(n)的每160个样点（20ms）分为一帧，每帧计算出8个LPC反射系数r(i),i=1，2，…，8。计算步骤为先计算出9个自相关系数ACF(i)： 最后对LAR进行量化得到LAR c ，一方面作为边信息送到解码器,另一方面作为对它解码，恢复出量化后的反射系数r′(i)，以供短时分析滤波时使用。 3短时分析滤波 信号S(n)经过格型滤波器，滤除语音信号样点之间的短时相关性，产生短时LP 余量信号d(n)：
各种音频编码方式的对比
各种音频编码方式的对比
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各种音频编码方式的对比 内容简介：文章介绍了ＰＣM编码、WMA编码、AＤPCM编码、LPC编码、ＭP3编码、ＡAC编码、CELＰ编码等，包括优缺点对比和主要应用领域。 PＣＭ编码(原始数字音频信号流）?类型:Aｕdｉo 制定者:ＩTU-Ｔ 所需频宽：１４11.２Kbps?特性：音源信息完整，但冗余度过大 优点：音源信息保存完整,音质好 缺点:信息量大，体积大，冗余度过大?应用领域:ｖoｉp?版税方式:Ｆｒｅe?备注：在计算机应用中,能够达到最高保真水平的就是PCM编码,被广泛用于素材保存及音乐欣赏,ＣＤ、DVD以及我们常见的ＷＡＶ文件中均有应用。因此，PCM约定俗成了无损编码,因为PCＭ代表了数字音频中最佳的保真水准,并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PＣM也只能做到最大程度的无限接近。要算一个PCＭ音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。一个采样率为44.1ＫHｚ，采样大小为1６ｂｉt，双声道的PCＭ编码的WAV文件,它的数据速率则为４４.1K×16×2 =141１.2Kbｐs。我们常见的Audio CD就采用了ＰＣM编码，一张光盘的容量只能容纳７２分钟的音乐信息。 WMA(Winｄows MediａAudio) 类型：Ａudｉo 制定者：微软公司 所需频宽：32０～１１2kｂps(压缩１0～1２倍) 特性：当Bｉtｒate小于12８K时,ＷＭA几乎在同级别的所有有损编码格式中表现得最出色,但似乎128k 是WＭＡ一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。?优点:当Ｂitrate小于128K时,WMA 最为出色且编码后得到的音频文件很小。?缺点:当Bitrate大于1２８K时,WMA音质损失过大。WＭA标准不开放,由微软掌握。?应用领域:voｉp?版税方式：按个收取?备注：WMA的全称是WiｎdｏwsＭedia Audio，它是微软公司推出的与ＭP３格式齐名的一种新的音频格式。由于WMA在压缩比和音质方面都超过了MP3，更是远胜于RA(Real Aｕｄｉo),即使在较低的采样频率下也能产生较好的音质，再加上WMA有微软的ＷiｎｄowｓＭeｄｉa Pｌaｙer做其强大的后盾,所以一经推出就赢得一片喝彩。 ADＰCＭ( 自适应差分PCM)?类型：Audｉｏ 制定者:IＴＵ-T?所需频宽:３２Kｂpｓ 特性：ADPＣM（adaptive ｄｉffｅrｅｎｃe pulｓe coｄe ｍoｄulation）综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。?它的核心想法是： ①利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶（sｔep－size)去编码小的差值,使用大的量化阶去编码大的差值； ②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。?优点: 算法复杂度低,压缩比小(CD音质＞40０kbps）,编解码延时最短（相对其它技术)?缺点：声音质量一般?应用领域：ｖoip 版税方式：Ｆｒee?备注:ＡDPCM (ＡＤPCM Adａptiｖe Ｄiｆferenｔiａl Pulse Cｏde Mｏdｕｌａtion),
基于MELP的300bps语音编解码算法设计及其DSP实现
目录 m胃........................................................................................................I ABSTRACT..............................................................................................II 目$......................................................................................................IV 图录....................................................................................................VII 表录...................................................................................................VIII 雜. (1) 1.1引言 (1) 1.2语音编码技术 (1) 1.2.1语音的数字模型 (1) 1.2.2语音编码的分类 (2) 1.2.3语音压缩的极限速率 (3) 1.3 M ELP语音编码技术简介 (4) 1.3.1 M ELP语音编码技术的产生 (4) 1.3.2 M ELP语音编码技术概要 (4) 1.4语音编码的性能评价方法 (4) 1.4.1编码速率 (5) 1.4.2合麻吾音质量 (5) 1.4.3编解码延时 (6) 1.4.4算法复杂度 (6) 1.5基于D S P的软件开发方法 (7) 1.5.1 DSP 的选型 (7) 1.5.2 D S P软件开发过程 (7) 1.6本文的研究内容 (8) 第二章M E L P语音编解码原理 (9) 2.1 M ELP编码原理 (9) 2.1.1预处理 (9) 2.1.2基音周期的计算 (9) 2.1.3子带声音强度的计算 (13) 2.1.4增益的计算 (13) IV
音频解码标准样本
音频编解码标准 PCMU(G.711U) 类型: Audio 制定者: ITU-T 所需频宽: 64Kbps(90.4) 特性: PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量, 可是它们占用的带宽较高, 需要64kbps。 优点: 语音质量优 缺点: 占用的带宽较高 应用领域: voip 版税方式: Free 备注: PCMU and PCMA都能够达到CD音质, 可是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。如果网络带宽比较低, 能够选用低比特速率的编码方法, 如G.723或G.729, 这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质, 可是需要很少的带宽( G723需要5.3/6.3kbps, G729需要8kbps) 。如果带宽足够而且需要更好的语音质量, 就使用PCMU 和 PCMA, 甚至能够使用宽带的编码方法G722(64kbps), 这能够提供有高保真度的音质。 PCMA(G.711A) 类型: Audio 制定者: ITU-T 所需频宽: 64Kbps(90.4) 特性: PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量, 可是它们占用的带宽较高, 需要64kbps。 优点: 语音质量优 缺点: 占用的带宽较高
应用领域: voip 版税方式: Free 备注: PCMU and PCMA都能够达到CD音质, 可是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。如果网络带宽比较低, 能够选用低比特速率的编码方法, 如G.723或G.729, 这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质, 可是需要很少的带宽( G723需要5.3/6.3kbps, G729需要8kbps) 。如果带宽足够而且需要更好的语音质量, 就使用PCMU 和 PCMA, 甚至能够使用宽带的编码方法G722(64kbps), 这能够提供有高保真度的音质。 ADPCM(自适应差分PCM) 类型: Audio 制定者: ITU-T 所需频宽: 32Kbps 特性: ADPCM(adaptive difference pulse code modulation)综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性, 是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是: ①利用自适应的思想改变量化阶的大小, 即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值, 使用大的量化阶去编码大的差值; ②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值, 使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。 优点: 算法复杂度低, 压缩比小( CD音质>400kbps) , 编解码延时最短( 相对其它技术) 缺点: 声音质量一般 应用领域: voip 版税方式: Free 备注: ADPCM (ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation), 是一
语音压缩编码技术
语音压缩编码技术 上传时间:2004-12-22 随着通信、计算机网络等技术的飞速发展，语音压缩编码技术得到了快速发展和广泛应用，尤其是最近20年，语音压缩编码技术在移动通信、卫星通信、多媒体技术以及IP电话通信中得到普遍应用，起着举足轻重的作用。 语音压缩编码技术的类别 语音编码就是将模拟语音信号数字化，数字化之后可以作为数字信号传输、存储或处理，可以充分利用数字信号处理的各种技术。为了减小存储空间或降低传输比特率节省带宽，还需要对数字化之后的语音信号进行压缩编码，这就是语音压缩编码技术。 语音的压缩编码方法归纳起来可以分为三大类：波形编码、参数编码和混合编码。 波形编码比较简单，失真最小，方法简单，但数码率比较高。 参数编码的编码速率可以很低，但音质较差，只能达到合成语音质量，其次是复杂度高。 混合编码吸收了波形编码和参数编码的优点，从而在较低的比特率上获得较高的语音质量，当前受到人们较大的关注。 语音压缩编码技术的发展 自从1937年A.H.Reeves提出脉冲编码调制(PCM)以来，语音编码技术已有60余年的发展历史。尤其近20年随着计算机和微电子技术的发展语音编码技术得到飞速发展。 CCITT于1972年确定64kb/sPCM语音编码G.711建议，它已广泛的应用于数字通信、数字交换机等领域，至今，64kb/s的标准PCM系统仍占统治地位。这种编码方法可以获得较好的语音质量但占用带宽较多，在带宽资源有限的情况下不宜采用。CCITT于80年代初着手研究低于64kb/s的非PCM编码算法，并于1984年通过了32kb/sADPCM语音编码G.721建议，它不仅可以达到PCM相同的语音质量而且具有更优良的抗误码性能，广泛应用于卫星，海缆及数字语音插空设备以及可变速率编码器中。随后，于1992年公布16kb/s低延迟码激励线性预测（LD-CELP）的G.728建议。它以其较小的延迟、较低的速率、较高的性能在实际中得到广泛的应用，例如：可视电话伴音、无绳电话机、单路单载波卫星和海事卫星通信、数字插空设备、存储和转发系统、语音信息录音、数字移动无线系统、分组化语音等。最后共轭代数码激励线性预测（CS-ACELP）的8kb/s语音编码G.729建议已在1995年11月ITU—TSG15全会上通过，并于1996年6月ITU—
6超低速率的语音编码 翻译
超低速率的语音编码 M.J.Ovens, K.M.Ponting and M.E.Turner 摘要 在很多情况下，短波无线设备用于长距离或者大范围的通信。在强调短波信道的条件下，现有的低比特率语音编码算法可支持把数据速率降低到要求以下。 本文介绍的是在DERA Malvern研究开发一个运用自动语音识别（ASR）和合成技术来实现把语音编码数据率低于300bps的实时语音编码系统。一个持续的语音识别器是用来转录进来的以字为单位声音片断的讲话。韵律信息（音调和音长）结合在语音片断识别码里以形成适合传输的持续的数据流。在接收端一个并行结构的语音识别器利用特定的人的语音建立讲话者的模型来识别语音。 1引言 本文介绍的是在DERA Malvern and 20120 Speech Ltd研究开发一个运用自动语音识别（ASR）和合成技术来实现把语音编码数据率低于300bps的实时语音编码系统。 论文结构如下： ●第二部分描述研究如此低数据率的动机； ●第三和第四部分分别概述在300和75bps超低比特率编码器的结构； ●第五部分描述该体系是基于隐藏的Markov模型； ●第六部分分析迄今所达到的效果。 2为什么要对语音进行超低速率编码？ 什么是语音编码？ 在很多情况下，短波无线广播设备用于长距离或者大范围的通信。应用范围从遥远的两个城市之间的点对点联系到地对高速的喷气式飞机之间的军事通信。在许多情况下，首选的通信方式是通过语音的，这就要求语音编码算法能够使语音在有效带宽内通信。 短波数据通信 目前这一代短波数据调制解调器的运作的数据传输速率高达2400bps（4800bps 无差错保护编码）。最近技术的发展，使得通信的数据传输速率最高可达9600bps，随着研究工作的深入，现在已经可扩展到和超过16kbps。这些高数据传输率的调制解调器用于提高短波通信管理（AHFCM）系统是可行的。 对于数字语音系统，考虑ARQ协议和长交换技术引入的时间延迟是不可接受的，因此在用高数据率调制解调时只会考虑用最多原始信道。 在另一端的数据传输率的频谱，技术进步已使调制解调器变得相当的强劲。这些调制解调器可用在低数据传输率（75bps），但在拥挤的短波条件下提供高可用性信道。 它大致可显示调制解调器性能（即鲁棒性），是直接关系到数据传输速率，增加了在数据速率从而减少在鲁棒性渠道的条件。在大多数情况下，增加了鲁棒性将导致增加通信的可用性。因此，这是不可取的，以减少数据传输速率的要求，一数字语音系统，以增加系统可用性，如果可以这样做，同时保留可懂度。 2.3传统的语音编码器 其中一种压缩语音信号的方法是利用已知性能的讲话，只传送信息本质内容信号。例如，如果只关心讲话的内容，那么就没有必要对个人特定的发音信号进行编码。
音频编解码标准
音频编解码标准汇总 PCM编码(原始数字音频信号流) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：1411.2 Kbps 特性：音源信息完整，但冗余度过大 优点：音源信息保存完整,音质好 缺点：信息量大，体积大，冗余度过大 应用领域：voip 版税方式：Free 备注：在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的 WAV文件中均有应用。因此，PCM约定俗成了无损编码，因为PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM 也只能做到最大程度的无限接近。要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数 bps。一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM 编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。我们常见的Audio CD 就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。 WMA(Windows Media Audio) 类型：Audio 制定者：微软公司 所需频宽：320～112kbps（压缩10～12倍） 特性：当Bitrate小于128K时，WMA几乎在同级别的所有有损编码格式中表现得最出色，但似乎128k是WMA一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。 优点：当Bitrate小于128K时，WMA最为出色且编码后得到的音频文件很小。 缺点：当Bitrate大于128K时，WMA音质损失过大。WMA标准不开放，由微软掌握。 应用领域：voip 版税方式：按个收取 备注：WMA的全称是Windows Media Audio，它是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。由于WMA在压缩比和音质方面都超过了MP3，更是远胜于RA(Real Audio)，即使在较低的采样频率下也能产生较好的音质，再加上WMA有微软的Windows Media Player 做其强大的后盾，所以一经推出就赢得一片喝彩。 PCMU(G.711U) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps(90.4)
基于MATLAB语音信号的A律13折线PCM编解码的设计与分析
Integrated PCM Codec KUL B. OHRI AND MICHAEL J.CALLAHAN, JR., MEMBER,lEEE Abstract–A one-chip PCM codec circuit has been implemented in the CMOS process. The design uses two separate linear digital-to-analog converters, made with charge redistribution techniques. Experimental results show tbe circuit to meet accepted requirements and operate with very low power requirements. SINGLE-CHIP CMOS PCM CODEC THE processing of voice signals in a digital manner is becoming more popular. There are several contending modulation schemes including pulse-width modulation (PWM),pulse-amplitude modulation (PAM), delta modulation, and pulse-code modulation (PCM). A specific PCM approach [1] has become the standard in North America. There are two separate types of applications for this time-division multiplex scheme: transmission and digital voice switching. Transmission involves sending the voice data in digital form from one location to another. Since the transmit and receive circuitry are separated from one another, some sort of synchronization is implied in this scheme. Applications of this type are concentrators and channel banks. Switching involves only the connection of one voice channel to another in a digital mamner. This scheme has the transmit and receive circuitry in close proximity so that clocking and synchronization may be done by one common circuit. Important applications of this type are electronic PABX and digital central offices. In the system defined by [1], the analog input signal is sampled at an 8 kHz rate. Fig. 1 shows a 1 kHz input sampled in this manner. At each of these sampling times, the analog information is converted into an 8-bit digital word that is transmitted in serial format at a 1.544 Mbit/s rate. Fig. 2 shows twenty-four voice channels which are timedivision multiplexed onto one pair of wires. (For simplicity, only simplex operation is shown.) Each channel is first bandlimited to less than 4 kHz by the XMIT tilter, then sampled and converted to a companded digital code. The 8-bit words are transmitted serially to a multiplexer.The bit stream of 1.544 Mbits/s is sent to a demultiplexer where the appropriate A~(lZ=l, 2, “““ 24) channel is connected to the BM(rrz = 1, 2,””” 24) channel. This selection is done by the main computer,
语音编码方式
无线语音传输小论 在无线通信中，我们经常受到多方面的限制。比如：无线传输中带宽的限制及距离方面的要求。特别是在无线语音传输中，为了满足带宽的限制及距离方面的要求，我们必须对语音的数据信息进行压缩，即对语音数据进行编码。 在进行语音信号处理之前，我们所要进行了的工作就是将模拟信号转化为数字信号。通常所用的方法——抽样：利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间的样值。抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。在这个过程中的依据就是抽样定理。抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。 接下来,我们来看一下语音编码器的种类.总体上来讲,它一共有三种分类:波形编解码器,源编解码器,混合编解码器. 波形编解码器提供了高质量的输出,而且实现很简单,问题在于它使用了大量的带宽,不是进行编码比较合适的选择.源编解码顺口溜试图使输入的信号符合于语音产生的数学模型.他们通常使用声道的线性 预测过滤模型.用一个清浊音标志来代表使用的过滤器的激发信号.而声编解码器以低比特速率运行,但是试图形成合成的语音.使用较高的比特速率并不能提供任何的帮助.一般用于私人通信系统或是军事中.所以在编码语音的过程中,我们一般使用混合编解码器. 语音编码的带宽和实际所占用的带宽是不同的，语音编码的带宽是实际语音包的带宽。 国际电信联盟G系列典型语音压缩标准的参数比较 算法 类型 码率 (kbit/s) 算法延时(ms) G.711 A-Law /μ-Law 64 0 G.722 SB-ADPCM 64/56/48 0 G.723.1 MP-MLQ/ACELP 6.3/5.3 37.5 G.726 ADPCM 16/24/32/40 0 G.727 Embedded ADPCM 16/24/32/40 0 G.728 LD-CELP 16 < 2 G.729 CS-ACELP 8 15 语音编码方式： MOS(Mean Opinion Score)这个概念, 我们在传输语音的过程中, 因为带宽的限制问题理所当然的会把对语音数据进行有损的压缩.这样的话,语音的质量就会降低,但是通讯的压力会很小,相应的MOS的得分就会低一些.语音编码技术的目标就是在保持相对较少的信息量的情况下使MOS尽可能的高. 语音分为三种主要的类型: 1) 浊音. 空气从肺部向声道不断进行开合震动的声带所阻断的时候就产生了浊音,声带开合的速率决定 了声音的音调.有明显的周期性,周期一般在2ms-20ms之间 2) 清音 当声门保持敞开的状态，通过声道的收缩来高速驱动空气产生的类似噪声的杂乱声音的时候就是清音,这样的声音基本上没有周期性。 3) 爆破音 声道完全闭合，空气压力闭合后增大，然后突然被释放而产生的。 下面着重介绍一下常用的两种语音编码方法： 自适应差分脉码调制(ADPCM)
基于ADPCM的语音信号编解码
基于ADPCM的语音信号编解码 班级：电子与通信工程 姓名： 学号：
目录 一、语音压缩编码简介 .................................................................................................- 2 - 1.1 语音压缩技术的现状及发展方向........................................................................- 2 - 1.2 语音压缩编码分类................................................................................................- 2 - 1.3 语音信号压缩的基本原理....................................................................................- 2 - 1.4 语音压缩编码性能的评价指标............................................................................- 3 - 二、G.721编码及算法实现 ................................................................................................- 4 - 2.1自适应差分脉冲编码调制ADPCM .......................................................................- 4 - 2.2 G.721各部分算法介绍 ..........................................................................................- 5 - 三、仿真结果.......................................................................................................................- 9 - 四、分析与总结................................................................................................................ - 11 - 五、仿真程序.................................................................................................................... - 12 - 六、参考文献.................................................................................................................... - 15 -
第三章 语音及信道编解码技术
Chapter 3 Chapter3 Source Coding and Ch l C di Channel Coding
Outline (目录) Outline( p g gy 3.1 Speech Coding technology (语音编解码技术) 3.2 Overview of Code Design (码设计概述) 3.3 Convolutional Codes ((卷积码) 3.4 Interleaving for Fading Channels (衰落信道中的交织) 3.5 Turbo Codes （Turbo码） 35T b C d T b
Outline(目录) 3.1 Source Coding technology 3.2 Overview of Code Design 32Overview of Code Design 3.3 Convolutional Codes 3.4 Interleaving for Fading Channels 3.5 Turbo Codes
3.1.1Characteristics of speech coding technology 3.1.1 Characteristics of speech coding technology Speech coding technology can compress the information using the speech signal and the redundancy of the human auditory characteristic, and is a kind of compressed redundancy technology. 语音编码技术利用语音信号和人类听觉特性的冗余性对信息进行压缩，是一种压用语音信号和人类听觉特性的冗余性对信息进行压缩，是种压缩冗余性技术。 The aim is to use less channel capacity and send more speech signal at th i f k i t i t ti l l it d the premise of keeping certain computational complexity and communication delay. 目的是在保持一定算法复杂度和通信时延的前提下，利用尽可能少的信道容量，传送质量尽可能高的语音。 The objective reason of compressible for the speech signal is that there is huge redundancy in itself. 语音信号本身存在很大的冗余，是语音可压缩的外因 音可压缩的外因。 The subjective reason of compressible for speech signal is the human auditory sensing mechanism. 人耳的听觉感知机理，语音可压缩的y g 内因。
语音信ADPCM编解码实现
课程设计报告 设计课题:ADPCM编解码器的实现 姓名: XXX 专业:集成电路设计与集成系统 学号: 04 日期 2015年1月17日 指导教师: XXX
国立华侨大学信息科学与工程学院 一：课程设计任务与要求。 ADPCM编解码器的实现。 m转为Verilog，使用Matlab和Modesim联合仿真验证 二：系统设计原理。 脉冲编码调制PCM 脉冲编码调制就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程[9]。 抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号，抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信
号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。抽样速率采用8KHZ。 量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示,通常是用二进制表示。 量化误差：量化后的信号和抽样信号的差值。量化误差在接收端表现为噪声，称为量化噪声。量化级数越多误差越小，相应的二进制码位数越多，要求传输速率越高，频带越宽。为使量化噪声尽可能小而所需码位数又不太多，通常采用非均匀量化的方法进行量化。非均匀量化根据幅度的不同区间来确定量化间隔，幅度小的区间量化间隔取得小，幅度大的区间量化间隔取得大。 一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。 编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。差分脉冲编码调制DPCM 差分脉冲编码调制DPCM是利用样本与样本之间存在的信息冗余度（预测样值与当前样值之差）来代替样值本身进行编码的一种数据压缩技术[10]。差分脉冲编码调制可以实现在量化台阶不变（即量化噪声不变）的情况下，编码位数显着减少，信号带宽大大压缩。根据过去的样本去估算下一个样本信号幅度大小，这个值称为预测值，对实际信号值与预测值之差进行量化编码，从而就减少了表示每个样本信号