基于DSP的语音编解码算法实现与优化

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近年来,随着多媒体信息技术和网络技术的高速发展,数字语音编码技术的应用领域越来越广泛。基于DSP的语音编解码器解决方案在功耗、灵活性、性能和开发成本上都具备了非常明显的优势。因此,研究语音编解码技术并将其在DSP芯片硬件系统上实时实现,设计性价比极高的语音编解码系统,有着非常重要的现实意义和广阔的市场前景。 本文的目标是基于ADI公司BF533 DSP平台实现G726和G729A语音编解码算法,并对算法软件进行优化达到实时语音编解码要求。论文在理解语音编码理论的基础上系统分析了G.726和G.729A算法原理,讨论了编解码器的硬件接口设计、系统软件设计,并在平台上对算法进行了仿真和验证。为解决优化问题,总结和提出了一些对源程序进行优化的有效方法。根据定点BF533芯片的特点,详细分析了浮点转定点原则及基本定点算术运算;针对BF533芯片硬件资源,如DMA、CACHE、片内存储器L1 Memory进行了软件优化设计:利用软件VisualDSP++4.5的Profiler工具对代码执行性能进行监测,对源代码进行编译器级、C语言级、汇编级、算法级的优化,其中汇编级优化基于Blackfin内核硬件结构思想进行了纯汇编和混合编程,编程充分体现了并行处理和零开销硬件循环的特点。 对优化后的算法软件进行测试,测试表明这些方法极大地提高了代码的运行速度,完全达到了实时语音编解码的要求。DSP全速运行时G729A编码器对于时间长度为10ms的一帧语音数据编码只需要0.53ms,G726完成一次编码只需要4.1μs,相比未优化前的11ms和13.1μs编码时间有了很大降低,代码执行速度是未优化前的20.7倍和3.2倍,可以同时完成19路或30路语音的G.729A或G.726编码。对编解码后语音进行试听,话音清晰,自然度高,与原始语音相比没有感觉到明显的语音差异。
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