基于DSP改进的RPELTP语音编码算法的研究资料下载.pdf

基于DSP改进的RPELTP语音编码算法的研究资料下载.pdf

《基于DSP改进的RPELTP语音编码算法的研究资料下载.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DSP改进的RPELTP语音编码算法的研究资料下载.pdf（4页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

关键词：

ADPCM；

RPELTP；

DSP，优化中图分类号：

TN9112文献标识码：

A文章编号：

1673825X（2008）06-0659-04ResearchonimprovedRPE-LTPspeechcodingalgorithmbasedonDSPHEQinLIXiaowen（1CollegeofComputerScienceandTechnology，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，PRChina；

2CollegeofCommunicationandInformationEngineering，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，PRChina）Abstract：

Inordertocompressthetransmissionbandwidthofspeechsignal，theregularpulseexcitationcodingofRPELTPspeechcodingalgorithmisoptimizedbyusingADPCMtoreducethecodingratefrom13kbisto9kbitsTheimprovedalgorithmhasbeenoptimizedtoreal-timeimplementontheTMS320C55xgenerationDSPbyperformingcompiler-leveloptimizationClanguageleveloptimizationandassemblyleveloptimizationThespeedoftheoptimizedRPEmalgorithmis563MCPSinTMS320C5510ExperimentalresultsshowthattheoptimizedRPE一Palgorithmhasahighre-constructedspeechqualityKeywords：

ADPCM；

RPEIJrrP；

DSP；

optimizationU刖吾随着信息社会和通信技术的高速发展，频率资源变得愈加宝贵。

因此，压缩语音信号的传输带宽一直是人们追求的目标，语音编码在实现这一目标的过程中担当着重要角色。

1982年起，欧洲蜂窝移动通信特别小组（GSM）开始研究制定900MHz泛欧数字蜂窝系统标准。

1985年IEEEICASSP年会上提出了RPE-LPC（规则脉冲激励一线性预测）算法，而后在RPELPC中加人了长时预测，形成了RPELTP（规则脉冲激励一长时预测）算法。

RPE一收稿日期：

2008-0612修订日期：

20081013基金项目：

科技型中小企业技术创新基金（04C26215111366）IJTP在1988年被确定为泛欧标准全速率语音编码方案，称为GSM标准。

RPELTP压缩倍律为5倍，传输码率为13kbits，为了进一步提高其压缩倍律，增加带宽利用率，本文提出了改进的RPELTP算法，使其传输码率降为9kbits，并在OMAP1612平台上实现了该算法，实验证明，改进的算法在降低编码速率的同时保证了语音质量。

1RPE-LTP语音编码算法原理RPELTP语音编码器原理框图如图1所示。

RPELTP语音编码器对语音信号进行压缩编码时，输入信号按帧读人，帧长为20ms，在8kHz采样率时包含160个样本值。

图1中，首先对输人信号进行预处理，处理结果用来分析确定短时分析滤波器重庆邮电大学学报（自然科学版）第20卷的系数。

用这些系数构造逆滤波器，滤波160个信号取样点得到160个点的短时残差信号。

在接下来的处理里，语音帧被分成4个子帧，每个子帧包含40个短时残差信号值。

在对子帧处理之前，先根据当前子帧和以前的120个短时重构残差信号，估计和修改IJTP分析块中的长时分析滤波参数、LTP延迟和LTP增益。

40个长时残差信号可以通过从短时残差信号中减去40个短时残差信号的估值得到，然后经过规则脉冲激励分析，由规则激励分析完成RPELPC算法的基本压缩功能。

d反射勰露比编码短时残差长时残差f40个样点）预测短时残差（40个样点重构短时残差f40个样点量化的长时残差f40个样）L点1I哆ms图1RPE一P语音编码器原理图Fig1PrinciplesdiagramofRPE一Pencoder2RPE-LTP算法的改进GSM标准中，规则脉冲激励编码采用APCM对所选的规则脉冲序列进行量化编码。

规则脉冲序列由13个样点

（2）组成，先找出I（n）I最大的，对用6bit对数量化编码得到，对Xmaxc解码后得到，用来对13个非零样值作归一化处理得到（n），即舯、（n）=，n：

0，12

（1）然后，用3bit均匀量化（凡），每帧需要180bit对脉冲序列进行编码。

由于每个样本信号的位数太大，直接对输入信号的幅值进行量化编码时，耗用资源较多。

在保证语音质量的前提下，本文采用ADPCM方式加以改进。

对实际的规则脉冲与预测的规则脉冲之差进行编码，每个样值仅用2bit进行编码。

每帧用104bit对脉冲序列进行编码，使编码速率从13kbits降为9kbits，同时也降低了耗用资源数量。

ADPCM编码原理图如图2所示。

首先，将入选的RPE序列

（2）与预测值（n）相减得到二者的差值信号d

（2）=（n）一（n）

（2）图2ADPCM编码原理图Fig2PrinciplesdiagramofADPCMencoding将差值信号进行自适应量化，为便于进行自适应运算，采用引入量化因子Y（7,）（由量化因子计算模块产生）的方法。

为避免进行除法运算，将差值信号的归一化运算在对数域上进行，即：

d

（2）=lb（d

（2）一Y（n）（3）用2位二进制数编码d（n），1位表示幅度，1位表示符号。

这2位量化器输出，（n），形成16kbits输出信号。

同时，（）也反馈到逆自适应量化器。

其中，量化因子Y（n）由（4）式计算得出。

、（124）y（n一1）+22744f，（n）f=1【（12-5）y（n一1）+2（一138）I，（n）I=0（4）逆自适应量化器根据量化因子Y（凡），把，（n）进行逆量化，并把结果转换到非对数域，得到差值信号的逆量化值。

d（n）：

l1

（2）I=1（5）通过量化差值信号d（n）计算预测信号（n），采用6阶零点、2阶极点的预测器。

预测信号为2Ce

（2）=ai（n一1）（n一）+Xez（n）（6）Xez（）=bi（一1）n）（7）（6）式中：

（ni）为（i）的重构信号，它由预测值加上差值信号的逆量化值得到RPE序列（i）的重构信号，重构信号定义为（ni）=（ni）+d。

（n）（8）得到的预测信号作为差值信号计算模块的输入，这样就完成了反馈环路。

3改进的RPE-L11P在C55x上的实现参照GSM标准，用C语言实现的原始RPELTP算法性能不理想，而改进后的算法运算速度又第6期何琴，等：

基于DSP改进的RPELTP语音编码算法的研究661进一步下降。

为了能充分利用C55x的资源提高代码运行速度，需对算法实行优化。

31编译器级优化C55x编译器中的优化器提供了多级优化选项J，针对不同的应用程序采用不同的优化选项。

在优化中使用以下3个选项：

程序级优化选项“一