語(yǔ)音信號的A律編解碼的DSP實(shí)現

摘要：本文介紹了G．711標準的A律壓縮算法的基本原理，設計出了A律編解碼的軟件流程框圖，在以TMS320VC5416為處理器的硬件開(kāi)發(fā)平臺上實(shí)現了語(yǔ)音信號的A律壓縮解壓算法，并給出了C54x的匯編語(yǔ)言程序。
關(guān)鍵詞：數字信號處理；語(yǔ)音編碼；G．71l；A律

0 引言
語(yǔ)言壓縮技術(shù)既節省了存儲時(shí)所占用的存儲空間，又減少了傳輸時(shí)所占用的帶寬，而快速發(fā)展的數字信號處理(DSP)技術(shù)使得實(shí)時(shí)實(shí)現各種復雜的語(yǔ)音壓縮算法成為可能。
國際電信聯(lián)盟(ITU)1972年制定出來(lái)的一套語(yǔ)音壓縮標準稱(chēng)為G．7ll，主要用于公用電話(huà)網(wǎng)。它用脈沖編碼調制(PCM)對語(yǔ)音信號采樣，采樣率為8kHz，比特率為64kb／s。該標準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(jiǎn)介
A律編碼的數據對象是12位精度的二進(jìn)制數，它保證了壓縮后的數據有5位的精度并存儲到一個(gè)字節(8位)中。A律符合下式的對數壓縮方程：

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

2 A律算法的硬件構成
采用合眾達電子的SEED-DEC5416嵌入式DSP開(kāi)發(fā)板作為實(shí)現A律算法的硬件開(kāi)發(fā)平臺，其系統結構原理如圖1所示。主處理器選擇的是1 6 bit定點(diǎn)DSP芯片TMS320vC5416，語(yǔ)音信號經(jīng)過(guò)差分運算放大后送入ADC進(jìn)行模數轉換，采樣率為8kHz，量化位數為12bit，轉換后的數據送入McBSP，然后對McBSP中的數據進(jìn)行壓縮編碼，壓縮后的數據送入'C5416內部的DARAM保存，還可以直接解壓后經(jīng)McBSP送DAC，數模轉換后再送入功放模塊驅動(dòng)揚聲器發(fā)聲。其中，McBSP與ADC／DAC之間的數據交換是靠ADC／DAC提供的移位信號和幀同步信號實(shí)現的。