基于dsp芯片的melp聲碼器的算法實現(xiàn)-(1120)

1、基于基于DSPDSP芯片的芯片的MELPMELP聲碼器的算法實現(xiàn)聲碼器的算法實現(xiàn)摘要摘要：論文對MELP編解碼算法的原理進(jìn)行了簡要分析，討論了如何在定點DSP芯片TMS320VC5416上實現(xiàn)該算法，并研究了其關(guān)鍵技術(shù)，最后對測試結(jié)果進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：MELP；語音編碼；定點DSP芯片TMS320VC54161引言引言1996年3月，美國政府?dāng)?shù)字語音處理協(xié)會(DDVPC)選擇了2.4kbps混合激勵線性預(yù)測（MELP）語音編碼器

2、作為窄帶保密語音編碼的產(chǎn)品以及各種應(yīng)用的新標(biāo)準(zhǔn)由于MELP具有良好的音質(zhì)、極低的碼率，以及良好的抗誤碼特性，可以應(yīng)用在IPPHONE、移動通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，尤其在需要大量存儲話音的場合和保密通信等方面，具有很好的發(fā)展前景。編碼算法有硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)兩種方式，軟件實現(xiàn)靈活性強，但處理速度較慢，一般不能滿足實時處理的要求。硬件實現(xiàn)分為專用法和通用法兩種。通用法是基于通用數(shù)字信號處理器芯片實現(xiàn)編碼算法的，它具有體積小、功耗低、運算速度快

3、等優(yōu)點，其靈活性主要表現(xiàn)在軟件易于更改以及對各種算法的處理和復(fù)雜算法的實現(xiàn)上，非常適用于語音信號、視頻信號等壓縮處理。MELP算法復(fù)雜度較高，因此實時實現(xiàn)必須借助于高性能的數(shù)字信號處理芯片。目前國內(nèi)還沒有用于研究聲碼器算法的專用芯片。因此，從功耗和性能多方面考慮，本文采用通用法實現(xiàn)MELP聲碼器算法，選擇TI公司的TMS320VC5416DSP芯片作為主處理器，完成聲碼器的主要功能。2MELPMELP編解碼算法編解碼算法2.12.1編碼

4、部分編碼部分編碼器基于線性預(yù)測分析合成技術(shù)，采樣率為8kHz，以180采樣值（22.5ms）為一幀進(jìn)行編碼，總體框圖見圖1。輸入的原始語音信號經(jīng)過隔直濾波（即高通濾波），得到目標(biāo)信號S（n）。再對目標(biāo)信號作以下處理：①低通濾波后用歸一化互相關(guān)法進(jìn)行基音粗估，然后根據(jù)[0Hz，500Hz]子帶信號圍繞粗估基音估算分?jǐn)?shù)基音；②帶通分析，在5個子帶計算話音強度，以決定各子帶的清濁音判決，其中[0Hz500Hz]子帶強度用于確定非周期標(biāo)志位；③

5、計算LPC和尖峰值，用L－D算法提取10個LP系數(shù)，然后乘以帶寬擴展系數(shù)，使用得到的系數(shù)計算殘差信號，對殘差信號的160個抽樣計算尖峰值；④使用截止頻率為1kHz的6階巴特沃茲濾波器低通濾波殘差信號，結(jié)合上一子幀的基音和當(dāng)前子幀的分?jǐn)?shù)基因，搜索出最終基音周期；⑤使用一個基音自適應(yīng)窗采用一幀兩次的方法對增益進(jìn)圖2MELP編碼器解碼原理圖合成混合激勵信號后，信號經(jīng)自適應(yīng)譜增強濾波器處理，以改善共振峰的形狀。隨后，激勵信號進(jìn)行LPC合成得到合

6、成語音。LPC合成用了一個直接形式的濾波器，其系數(shù)由插值后的LSP參數(shù)得到，合成的語音信號經(jīng)增益調(diào)整和脈沖散布濾波后輸出?？傮w框圖見上圖2。3TMS320VC5416TMS320VC5416簡介簡介TMS320VC5416的總體系結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。其內(nèi)部的高性能CPU擁有算術(shù)邏輯單元ALU、2個40位累加器ACCA和ACCB、40位桶行移位寄存器、乘累加單元以及尋址單元，算術(shù)邏輯單元包括1個40位的ALU，1個比較、選擇和存儲單元（CS

7、SU）和1個指數(shù)編碼器，具有高度的并行性。本文采用的TMS320VC5416芯片最大可尋址能力為192K字(包括64K字的程序空間、64K字的數(shù)據(jù)空間和64K字的IO空間)，擴展尋址模式下有256K字～8M字的擴展地址空間，并擁有一套高效靈活的指令集。其指令周期為6.25ns，執(zhí)行速度最高可以達(dá)到160MIPS，完全可以滿足實時處理的要求。圖4TMS320VC5416總體系結(jié)構(gòu)圖4軟件設(shè)計及其關(guān)鍵問題軟件設(shè)計及其關(guān)鍵問題軟件設(shè)計包括編碼