語音信號的A律編解碼的DSP實現(xiàn)

摘要：本文介紹了G．711標(biāo)準(zhǔn)的A律壓縮算法的基本原理，設(shè)計出了A律編解碼的軟件流程框圖，在以TMS320VC5416為處理器的硬件開發(fā)平臺上實現(xiàn)了語音信號的A律壓縮解壓算法，并給出了C54x的匯編語言程序。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；語音編碼；G．71l；A律

0 引言
語言壓縮技術(shù)既節(jié)省了存儲時所占用的存儲空間，又減少了傳輸時所占用的帶寬，而快速發(fā)展的數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)使得實時實現(xiàn)各種復(fù)雜的語音壓縮算法成為可能。
國際電信聯(lián)盟(ITU)1972年制定出來的一套語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)稱為G．7ll，主要用于公用電話網(wǎng)。它用脈沖編碼調(diào)制(PCM)對語音信號采樣，采樣率為8kHz，比特率為64kb／s。該標(biāo)準(zhǔn)下主要有兩種壓縮算法，一種是μ律，另一種是A律。其中歐洲和中國等國家采用A律壓縮算法，美國和日本等國家采用μ律壓縮算法。

1 A律壓縮算法簡介
A律編碼的數(shù)據(jù)對象是12位精度的二進(jìn)制數(shù)，它保證了壓縮后的數(shù)據(jù)有5位的精度并存儲到一個字節(jié)(8位)中。A律符合下式的對數(shù)壓縮方程：

式中，x為歸一化的輸入語音信號，y為壓擴(kuò)后的歸一化輸出信號，A為壓縮參數(shù)取值。由于該方程是一條連續(xù)的光滑曲線，物理上實現(xiàn)比較復(fù)雜。在實用中一般用13段折線近似該曲線，此時選擇AA=87．6。對PCM信號，一般地，輸入的模擬語音信號經(jīng)過低通濾波、放大和限幅后，然后進(jìn)入A／D轉(zhuǎn)換器編碼，常用的編碼方法有2的補(bǔ)碼和折疊二進(jìn)制碼兩種。表l是A律壓縮編碼規(guī)律表，其中只給出了在抽樣值為正值時，A／D轉(zhuǎn)換器輸出的12位二進(jìn)制數(shù)(補(bǔ)碼)是如何壓縮成8位二進(jìn)制數(shù)的。

2 A律算法的硬件構(gòu)成
采用合眾達(dá)電子的SEED-DEC5416嵌入式DSP開發(fā)板作為實現(xiàn)A律算法的硬件開發(fā)平臺，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。主處理器選擇的是1 6 bit定點DSP芯片TMS320vC5416，語音信號經(jīng)過差分運(yùn)算放大后送入ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，采樣率為8kHz，量化位數(shù)為12bit，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入McBSP，然后對McBSP中的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，壓縮后的數(shù)據(jù)送入'C5416內(nèi)部的DARAM保存，還可以直接解壓后經(jīng)McBSP送DAC，數(shù)模轉(zhuǎn)換后再送入功放模塊驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲。其中，McBSP與ADC／DAC之間的數(shù)據(jù)交換是靠ADC／DAC提供的移位信號和幀同步信號實現(xiàn)的。