纯软件实时实现ADPCM语音压缩算法

纯软件实时实现ADPCM语音压缩算法

年 10第 1卷第 0

19 9 1

{乙期

T E L E C O M M U N I A T IO N S C

电信科学

V S C IE N C E o

oe

to

l 10 ber.

N

o

.

IC

1 99 4

纯软件实时实现(北

A D PC

M语音压缩算法100044)

傅秋良方交通大学

哀保宗北京

摘要

本文提出了一个可在 I M B,

一

PC

/,

38 6

或工作站上利用软件手段实时实现的语音压缩算法,

.

压缩编码过程可在话筒和虚拟硬盘之间反压缩译码过程可在硬盘和喇叭之间半双工实时进行它

可望在语音邮箱多媒体语音系统中获得广泛的应用关键词

。

语音压缩

自适应量化

自适应预测

运算复杂度

近几十年来对语音数字化和数字化压缩进行了许多研究工作取得了丰硕的成果年C C IT T

,

,

。

1982

制定了6 4 k b/。

S

压扩

PC M

语音编码标准,

;

1 9 8 6年 C C IT T

又制定了3 2 k b/

5

A D PC M

0语音压缩编码标准进入 9年代以来多媒体计算机技术和语音邮件传递技术进入了应用发展阶段和话音通信系统的要求一样这些新技术也需要语音压缩技术的支持而且仍然追求在允许的运算复杂度和存储复杂度的条件下尽最大可能提高语音质量和降低编码速率本文在PC 38 6一

。

,

,

,

。

CC T T I

3 2 kb

s/, A D P C M标准算法 (G,

.

72

) 1的基础上针对语音压缩存储系统不,

同于话音通信传输系统的一些特征专门简化设计了一个新的

A D PC M

算法使之能够在。

,

微型计算机上用纯软件 (即不用,,

D SP

加速板 )半双工地实时实现语音的编译码 (语音

的长时间压缩录放 )其中压缩语音的放音可以直接针对微机的硬盘存储器进行

标准c

A D PCT T

M算法 (G

.

72 1 )分析A D Pc,

I c

在198 6年提出了3 kb/ 5 2 2制定 3。

M标准算法结构 (G

.

72 1)、

,

作为长途通信传输中:

的一种新型国际通用的语音压缩编码方法其编译码原理框图如由于C C IT T

图1

图2所示

kb/

5

A D PC M,

语音编码标准的目的是为了扩充原有的压扩.

PCM

方

式的数字长途通信的信道容量所以在 G

2 7

1算法

标准中安排有与压扩i:

PCM

数字通信系统t i

有关的输入输出接(A律 )或 z sb it年

口

就编码器的处理过程而言算法先经

,

PC M51

扩张模块把 s bE (k )

的压缩

PC M

b信号扩张成 1 3

律 )的线S (k )

性

PCM

信号这部分算的G.

,

(k

)

法在

C C

IT T

PC M

扩张S。

自适应量化(走)

逆自适应量化E q (k )

1 7,

1

标! I Y (k )量化标度因子自适应S (k )r

准中有详细的描述在此就不赘述性PC M。

以下仅简述线一

信号PC Mit

5 1 (k )

卜一一

自适应速度控制

如何I

进行 AD得到廷b,

压缩处理

自适应预测单音/过度音检测

的编码输出

k ( )其编码流程是 (见图1、:

第一步计算 S (k与 l ):

图

2

C C IT T

〕 A I PCM

G编码框图 (

.

721)

纯软件实时实现ADPCM语音压缩算法

电信科学

1994

年

自适应预测器输出 S。 (k的 )。差值 E汉 )一 5 2 (、)一 s (* )。

塑

逆自适应量化

E q (k )

r S (k、

PC M

扩张

第二步依据自适应量化标度因子Y (k ),

:

}

: (龙)

曰

同步码调整

通过自适

量化标度因子自适应

应量化模块对 E (k一 Y (k ) )

}卜日自适应预测

S

尸

(k )

口写 (k)

{

进行量化得到量化输出码流I (k ),

,

输出给译码器 (或。

…土止竺止自适应速度控制匕叫图2

尸

单音/过度音检测

存储在存储器中):

二.

第三步依据第二步算出的新的I( ) k:,

CC I T T

A D PCM

译码框图 (G

)祀]

通过量化标度因子自适应模块计算新的 (自适应 )量化标度因子:二 S r k )[其中 S ( )一 S ( k

州k )

。

第四步依据重建信号召3,

。

。 (k+ E ( k )]和预测器输出 S (k的值 ) )

,

计,

算新的自适应预测器预测系数 (即两个极点预测系数B 4,

月1 A Z和,

六个零点预测系数

B l

.

B Z

B S召6 ),

。

k第五步依据新的预测器预测系数得到新的预测器输出肠 (:.

)

。

如此又回到第

一

步进行I (k )

.

下一个语音样值的压缩直到永远,

,

。

就译码器的处理过程而言每当从编码器 (或从存储器中 )接收到一个压缩码字后依如下方式进行译码,

以

:

第一步依据化标度因子

:

I ( )经 k

自适应逆量化模块得归一化量化误差 DS。,

叮(k,

,

:加生即刻的自适应琶 (k、

Y ( )和 k

自适应预测器输出。

(k )就得到重建的语音信号肠

这一步和编码器

的对应部分完全相同:

第二步和编码器中的算法一样译码器以完全相同的算法自适应地更新量化标度因子,

Y (k )

、

预测系数:

,

11八2: B I B Z,,

,

B 3 B 4

.

,

B S B 6和预,

尸测器输出 S (k ).

。

第三步对重建信号:

S

二

k ( )进行 P c M压缩 (即 G

7

n算法 )得压缩的 Pc M语音信号这,。

一步的目的完全是

为了与,

PC M,

设备接

口

。

第四步为了实现双向通信在译码器的输出端还插入有同步码元调整单元在完成第四步运算后接受新的I (k ),

。

回到第一步并依此循环

。

2

标准

AD pCM,

算法 (G

.

7 2 1 )的简化5

我们知道

C C IT T

提出的3 2 kb/

A D PC M

标准算法是为话音的长途通信之用但是现在、.

.

我们的目标是把这个算法用于语音存储中 (即多媒体计算机技术语音邮件传递技术 )所以完全有可能和有必要对这个算法进行简化和改进本文提出了一些改进措施可以使新的简化算法能够在PC一。

,

3 8 6 (3 3 M H

z

)微型计算机上用软件实时实现

。

具体的简化措施主要有,

:

(l语音存储和通信传输最根本的不同是语音存储不需要进行异地传输所以新算法可以 )

把为实现通信同步的译码器中的同步码调整模块取消这样我们在降低了算法运算复杂度的同时对输出合成语音的质量却丝毫没有影响(2 ) C C T T I,。

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