DSP课程设计语音压缩存储回放
14页1、DSP课程设计实验报告语音压缩、存储与回放 小组成员: 自动化0801 宋晓美 08212012 自动化0801 王 丹 08212014指导教师: 高海林2011年1月概述 数字信号处理(DSP)课程设计是信息与通信、自动化和电子科学技术专业本科生进行综合能力培养的实践课程,是培养学生DSP系统的软硬件工程设计能力的重要实践教学环节,对于全面、系统、深入地理解与掌握信号处理知识与设计方法具有重要的教学意义。作为通信专业的毕业生,理应牢固掌握数字信号处理的相关知识,了解集成开发环境的使用和调试方法,内化信号处理的基本理论知识。 本次实验采用DSP C5402实验板实现语音信号的压缩与解压的。 语音信号是信息的重要形式, 语音信号处理有着广泛的应用领域,而语音压缩在语音信号的传输、存储等方面有非常广泛的作用,而且在通信领域中以及有较成熟的发展并且已经广泛应用。 实验主要分为语音信号接收、压缩、解压和输出几部分。 信号的接收和输出采用DMA方式,DMA是C5400 DSP系统中非常重要的片上外设,其控制器可以在不影响CPU的情况下完成数据的传输,因此数据传输速度快,其数据的源和目的可以是片
2、内存储器片上外设和片外设备。C5402的DMA拥有6个独立的可编程通道,允许6个不同的DMA操作。另外DMA控制器还相应HPI的服务请求。SEED-VC5402 DSK实验板上集成了SRAM,FLASH,音频输入输出接口等部件。这些外设为我们提供了极大的方便。 语音信号模数、数模转换采用AD50,这是一款SIGMA-DELTA型单片音频接口芯片(AIC)。它内部集成了16位的D/A和A/D转换器,采样速率最高可达22.05kb/s,其采样速率可通过DSP编程来设置。在DAC之前有一个插值滤波器以保证输出信号平滑和ADC之后有一个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比。一、 设计任务书1、设计要求及目标(1)使用DSP实现语音压缩和解压缩的基本算法,算法类型自定,例如可以采用G.711、G.729等语音压缩算法。(2)采用A/D转换器从MIC输入口实时采集语音信号,进行压缩后存储到DSP的片内和片外RAM存储器中,存储时间不小于10秒。(3)存储器存满之后,使用DSP进行实时解压缩,并从SPEAKER输出口进行回放输出。(4) 使用指示灯对语音存储和回放过程进行指示。2、设计思路 语音信号的幅
3、度(发音强度)并非均匀分布,由于小信号占的比例比大信号大很多,因此可以进行非均匀量化。达到这一目标的基本做法是,对大信号使用大的量化间隔,而小信号则使用小的台阶。ITU-T G.711建议的PCM A律和律语音压缩标准可以分别将13比特和14比特压缩为8比特,达到语音压缩的目的。3、 设计任务(1)编写C语言程序,并在CCS集成开发环境下调试通过。(2)实现设计所要求的各项功能。(3)按要求撰写设计报告。二、实验原理1.语音编码(1)概念:语音编码一般分为两类:一类是波形编码,一类是被称为“声码器技术”的编码。PCM编码即脉冲编码调制。波形编码的最简单形式就是脉冲编码调制(Pulse code modulation),这种方式将语音变换成与其幅度成正比的二进制序列,而二进制数值往往采用脉冲表示,并用脉冲对采样幅 度进行编码,所以叫做脉冲编码调制。 脉冲编码调制没有考虑语音的性质,所以信号没有得到压缩。 (2)量化:脉冲编码调制用同等的量化级数进行量化,即采用均匀量化,而均匀量化是基本的量化方式。但是均匀量化有缺点,在信号动态范围较大而方差较小的时候,其信噪比会下降 。 国际上有两种非均
4、匀量化的方法:A律和律,律是最常用的一种。在美国,7位律是长途电话质量的标准。 而我国采用的是A律压缩,而且有标准的A律PCM编码芯片。 2.压缩、解压原理 由于语音信号是模拟信号,要对语音信号进行压缩、存储就必须对语音信号进行模/数转换,把转换后的语音数字信号输入DSP系统,由DSP系统对语音数字信号进行处理。把处理后的数字信号进行数/模转换,转变成原来的模拟语音信号,然后通过耳机或其他音频输出设备把语音进行回放。语音的采集和回放的基本结构图如图3所示。模拟信号源A/D转换电路数字逻辑电路DSPD/A转换电路模拟信号输出 图3 语音的采集和回放的基本结构图数据压缩技术是信息系统的重要技术。为了实现对模拟信号的高效处理,往往在模/数转换的过程中就须要压缩主要程序。目前通信系统中最常用的就是A律和u律两种压缩编码技术。u律/A律压缩解压编码是CCITT国际电报电话协会最早推出的G.711语音压缩解压编码的一种格式的主要内容。其中欧洲和中国等国家采用A律压缩解压编码,美国和日本等国家采用u律压缩解压编码。A律算法:本实验所用的A律压缩解压编码,通过DSP将传输来的压缩后的数据进行行解压成1
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