基于A(yíng)RM7TDMI內核SEP3203處理器的語(yǔ)音信號的軟件實(shí)時(shí)編解碼的實(shí)現

本文基于東南大學(xué)國家專(zhuān)用集成電路系統工程技術(shù)研究中心自主研發(fā)的ARM7TDMI內核的32位嵌入式SoC——SEP3203處理器，采用G.721標準ADPCM算法，實(shí)現了語(yǔ)音信號的軟件實(shí)時(shí)編解碼，為語(yǔ)音處理應用提供了一種有效的嵌入式解決方案。

　　1 G.721標準概述

　　1937年，A.H.Reeves提出脈沖編碼調制(PCM)，開(kāi)創(chuàng )了語(yǔ)音數字化通信的歷程。CCITT在20世紀80年代初，開(kāi)始研究低于64 Kb/s的非PCM編碼算法，先后制定通過(guò)了G.721、G.728、 G.729等編碼標準。其中，G.721協(xié)議作為ADPCM的典型算法，不僅具有與PCM近乎相同的語(yǔ)音質(zhì)量，而且有簡(jiǎn)單的算法結構和優(yōu)良的抗誤碼性能，在衛星、海纜及便攜式數字語(yǔ)音設備等方面都有廣泛應用。G.721算法的簡(jiǎn)化框圖如圖1所示。

　　編碼過(guò)程：

　?、?計算Sl(k)與自適應預測器輸出Se(k)的差值E(k)=Sl(k)-Se(k);

　?、?通過(guò)自適應量化模塊對E(k)進(jìn)行量化，得到ADPCM碼字I(k);

　?、?通過(guò)自適應反量化模塊對I(k)計算得到量化差分預測信號Dq(k);

　?、?根據重建信號Sr(k)=Se(k)+Dq(k)和Dq(k)更新預測濾波器系數;

　?、?利用新的系數，計算得到Se(k+1)，重復上述5個(gè)步驟，壓縮下一個(gè)語(yǔ)音采樣數據。

　　解碼過(guò)程：

　?、?通過(guò)自適應反量化和自適應預測得到Dq(k)和Se(k)，得到語(yǔ)音重建信號Sr(k);

　?、?對重建信號Sr(k)進(jìn)行PCM格式轉換，得到PCM碼字Sp(k);

　?、?采用與編碼器相同的方法更新預測濾波器系數;

　?、?為實(shí)現雙向通信，同步調整Sp(k);

　?、?利用新的濾波器系數，重復上述5個(gè)步驟，解碼下一個(gè)I(k)。

圖1 G.721編碼器和解碼器簡(jiǎn)化框圖