一種基于DSP的音頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)濾波器狀態(tài)參數(shù)的跟蹤，根據(jù)濾波器當(dāng)前是否正常收斂，殘余回聲估計(jì)模塊的輸出結(jié)果會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)估計(jì)值的大小，避免在濾波器正常收斂的情況下，抑制殘余回聲導(dǎo)致處理后正常信號(hào)損失過(guò)多的問(wèn)題。
圖2中采用的靜音檢測(cè)算法(VAD)采用了同時(shí)檢測(cè)短時(shí)能量與過(guò)零率的方法，保證了判斷的可靠性。在遠(yuǎn)端語(yǔ)音不存在的時(shí)候，沒(méi)有必要進(jìn)行回聲消除，只需要進(jìn)行本地的噪音消除，若本地語(yǔ)音不存在則不需要做任何處理。
結(jié)合VAD系統(tǒng)更有效地減少了對(duì)噪音和回音估計(jì)的誤差范圍，通過(guò)對(duì)濾波器系數(shù)更新的學(xué)習(xí)和調(diào)整功能使得在雙方通話(huà)過(guò)程中音頻信號(hào)具備更好的信噪比。通過(guò)非線性信號(hào)檢測(cè)模塊加強(qiáng)了整體消除回音的能力。

2 基于DSP的音頻處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2．1 硬件平臺(tái)
DSP的選型需要考慮運(yùn)算速度、成本、硬件資源以及程序的可移植性等多個(gè)問(wèn)題。由于算法的浮點(diǎn)特性，本文采用了美國(guó)德州儀器(TI)的TMS320C6713B浮點(diǎn)DSP作為核心處理器，通過(guò)使用JTEG標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試接口、EDMA控制器、GIPO通用輸入輸出端口以及多通道音頻緩沖串口(McASP)等主要片外設(shè)備來(lái)完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
TMS320C6713B可以工作在225 MHz主頻上，片內(nèi)有8個(gè)并行處理單元，分為相同的兩組，其體系結(jié)構(gòu)采用甚長(zhǎng)指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)，單指令字長(zhǎng)為32 b，8個(gè)指令組成一個(gè)指令包，總字長(zhǎng)為256 b。L1支持4 KB的程序緩存以及4 KB的數(shù)據(jù)緩存，L2支持64 KB的緩存。32 b的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)。與SDRAM等無(wú)縫連接，可以尋址256 MB。
由于系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)的算法較多，僅依靠TMS320C6713B的192 KB片內(nèi)RAM來(lái)執(zhí)行程序是很困難的。本文使用了EMIF的接口擴(kuò)展了SDRAM作為算法和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域。采用TLV320AIC23B實(shí)現(xiàn)音頻輸入和輸出，AIC23支持48kHz帶寬、96kHz采樣率的雙聲道立體聲A／D，D／ A，音頻輸入包括了麥克風(fēng)輸入和線路輸入。
系統(tǒng)的硬件平臺(tái)如圖3所示。

2．2 基于DSP的軟件實(shí)現(xiàn)
基于DSP的實(shí)時(shí)處理的實(shí)現(xiàn)，本文將AIC23采集到的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)到SDRAM中，在需要處理的時(shí)候利用EDMA實(shí)現(xiàn)Ping-Pong緩沖，將待處理的數(shù)據(jù)分批搬運(yùn)到片內(nèi)存儲(chǔ)器，結(jié)合高速緩存和片內(nèi)內(nèi)存設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將數(shù)據(jù)對(duì)齊，這樣大大減小了數(shù)據(jù)搬移帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。
DSP處理主流程圖如圖4所示。