[发明专利]一种基于G729语音压缩编码算法的DSP优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于嵌入式的语音压缩算法的优化技术。在TMS320C55X系列DSP上实现多路语音的实时控制，其中语音压缩编码协议为G729。

技术背景

数字语音通信是当前信息产业中发展最快，普及面最广的业务。移动通信数字化，拓展了信道容量，改善了服务质量，促进了这一产业的飞速发展。相比于模拟语音，数字语音具有抗干扰强，保密性好，管理和控制方便，生产成本低等优点。随着社会的发展，人们对通信的要求越来越高。P2P的语音通信技术已经非常成熟，然而在越来越多的场合，人们产生一对多，多对多的语音通信需求。同时随着ISDN技术的推广，VOIP技术，多媒体技术的快速发展，这一想法也能够实现了。

随着人们对语音通信提出了越来越高的带宽要求，语音压缩编码技术也取得了飞速的发展，特别是中低码率的语音编码技术方面。16kb/s，8kb/s的压缩编码技术已经得到标准化和产品化。由于VOIP，多媒体通信，综合业务数字通信，移动通信等业务的快速发展，基于G。728，G729的产品的嵌入式实时开发正逐渐成为研究的热点问题。尽管G729算法具有码率低，合成语音质量高等优点，但是其具有较高的算法复杂度，嵌入式实时应用成为一大难题。如何高效的压缩语音数据来缩短G729算法编码时间以达到实时性的要求是有待解决的一个重要问题。

发明内容

为了缩短G729算法在TMS320C55X系列DSP上的语音编码时间，以满足多路语音实时压缩编码的要求。本发明通过对G729算法的各个阶段算法进行改进，在不影响编码效果的同时，大大减少在DSP上运行的时间，达到对语音编码的实时性要求。

．729协议过程

    G729采用8kb/s共轭结构-代数码激励线性预测编码——语音编码器，它是基于CELP编码模型的。编码器对语音帧进行处理，语音以每秒8000样点采样，每10ms对应80个样点为1帧，每帧对语音信号进行分析，提取CELP模型的参数（LPA系数，自适应码数与固定码数的索引和增益），这些参数被编码并传输。在译码端，这些参数被恢复成激励参数和合成滤波器参数，是激励通过短时何曾滤波器来得到重建语音。短时语音滤波器是基于10阶线性预测（LP）滤波器。长时合成滤波器采用自适应码书方法实现。重建语音计算出来以后，在利用后滤波提高语音质量。编码过程见图1，G．729算法流程见图2。

分析及优化原理

短时分析综合滤波器是一个基于10阶线性预测（LP）的滤波器。这个滤波器的传递函数被定义为：

                                （1）        

其中 是量化后的线性预测（LP）系数。对于每一个10ms的语音帧，先用一个30ms的不对称窗口对数据进行加窗，计算自相关。即是说，每80个样点（10ms），计算一次加窗语音的自相关系数，通过莱文森（Levinson）算法得到滤波器的系数。然后把LP系数转化为线谱对LSP系数，并用于量化和插值。插值后的量化和未量化滤波器系数又被转换回LP滤波器系数，目的是为每一个子帧构建综合加权滤波器。LP向LSP转换过程是：LP滤波器系数转化为线谱对系数（LSP）用于量化和插值。对于一个10阶的LP滤波器来说，LSP系数定义为下面两个多项式等式的根：

                                                 （2） 

多项式是对称的，是非对称的。可以证明这两多项式的根在一个单位圆上并且交替出现。有一个根为和 有一个根。通过定义两个新的多项式等式，消除了这两个根：

                                                （3）   

每个等式在单位圆上有5个共轭的根。所以上面两个等式又可以写作下面的形式：

                                            （4）

（4）式中，系数就是线谱对系数（LSF），并且他们也满足：的顺序。被当成是LSP系数在Cos域的值。因为，都是对称的了，所以每个多项式的系数只有前面需要计算。其他的系数同过下面的递归关系得到：

                                      （5）