基于FPGA的G.729语音编码算法的实现与验证
发布时间：2022-02-13 19:40
随着多媒体技术的发展,人们对语音编码提出了更高的性能要求。G.729语音编码算法能够在保证很高的语音质量的同时,以低延时,低码率进行语音压缩。但是目前DSP硬件实现G.729存在一定的性能极限,已经不能满足最新工程的需求。基于FPGA/ASIC实现G.729编码算法显得尤为迫切。论文首先详细分析了 G.729语音编码算法的基本原理。然后,用软件仿真了 G.729算法的实际性能,验证了编码算法。为后续硬件的实现以及验证,提供了理论基础和数据参考。论文基于Vivado HLS高层次综合工具设计了 G.729编码器IP核。调整C代码后移植到HLS平台,经过综合、联合仿真、IP核封装等步骤,最终生成了 G.729编码算法IP核,可在Vivado平台下后续硬件开发中使用。为了驱动IP核工作,利用Verilog语言设计了 IP核外围电路,并与IP核构成G.729编码验证系统。为了进一步缩短算法延时,降低硬件资源占用,利用Verilog语言设计了 G.729编码算法中线性预测部分。采用自顶向下的设计方法,对线性预测系统按功能划分模块,设计完成了预处理滤波器模块、加窗模块、自相关模块、林文孙—杜宾算法...
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２英文语音幅度统计频率直方图??１．１．１．２人耳听觉效应??
?２００?２５０??图２－４?ＬＰ分析窗??ＬＰ分析中从下一个语音帧中预取４０个样点，这给编码器引入了?５ｍｓ的超额算法延迟。ＬＰ??分折窗共有２４０个点，其中还有１２０个样点来自过去语音帧，加窗过程如图２－５所示：??ＬＰ分析窗??Ｉ?Ｉ??Ｉ￣?ｌ，ｔ?－?＂？?Ｉ?？＇?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??过去帧?现行帧?未来帧??图２－５?ＬＰ分析中加窗??加窗语音八《）为：??ｓ’（ｎ）?＝?ｗ，ｐ（ｎ）ｓ（ｎ），?ｎ?＝?０，…，２３９?（２－６）??用八计算自相关系数为：??２３９??ｒ（ｆｃ）?＝?Ｉ?ｓ，（ｎ）ｓ＇（ｎ?－?／〇，?ｋ?＝?０，１０?（２－７）??ｎ＝ｋ??／？（〇）设置一个最小值Ｋ〇）＝ｉ．〇，以避免低电平输入信号时计算出现问题。将自相关系数和相关??滞后窗％ａｇ〇ｔ）相乘达到６０Ｈｚ带宽扩展的目的。式中／Ｑ＝６０Ｈｚ是扩展的带宽，／ｓ＝８０００Ｈｚ是采样频??率。??２?－??Ｗｌａｇ?＝?ｅｘｐ?－?－?＾
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【参考文献】：
期刊论文
[1]IIR数字滤波器的FPGA快速实现[J]. 肖闽进. 常州工学院学报. 2015(04)
[2]基于FPGA的流水线技术应用研究[J]. 李旭. 电子测量技术. 2007(02)
[3]DM642上G.729A编解码算法的实现和应用[J]. 沈勇,唐昆. 微计算机信息. 2006(02)
[4]G.729语音编码器定点DSP的实时实现[J]. 胡仕兵,向敬成,翟义然. 电子科技大学学报. 2003(04)
[5]FPGA技术及其发展趋势[J]. 陆重阳,卢东华. 微电子技术. 2003(01)
[6]G.729语音编码标准及其应用[J]. 罗夙. 电声技术. 2002(03)
硕士论文
[1]基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计[D]. 胡桂彬.西安电子科技大学 2015
[2]G.729A语音编解码算法的研究与实现[D]. 邢维静.西安电子科技大学 2015
[3]HEVC帧内预测单元的硬件设计[D]. 李冲.西安电子科技大学 2015
[4]基于FPGA的实时动态侦测系统的软硬件协同设计[D]. 杨磊.电子科技大学 2015
[5]基于Vivado的频谱显示系统设计与实现[D]. 曹梦娜.陕西科技大学 2015
[6]基于DSP的G.729协议的优化及实现[D]. 冯锦娟.南京邮电大学 2013
[7]基于FPGA的低速率语音声码器的研究与实现[D]. 时永鹏.西安电子科技大学 2008
[8]定点16位语音压缩算法在24位DSP上的实现和优化[D]. 卢钰伟.北京邮电大学 2008
[9]G.729A语音编解码算法研究及FPGA实现[D]. 孙阳.辽宁科技大学 2008
[10]ITU-T G.729A语音编码算法的研究与实现[D]. 崔心发.电子科技大学 2006
本文编号：3623802
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２英文语音幅度统计频率直方图??１．１．１．２人耳听觉效应??
?２００?２５０??图２－４?ＬＰ分析窗??ＬＰ分析中从下一个语音帧中预取４０个样点，这给编码器引入了?５ｍｓ的超额算法延迟。ＬＰ??分折窗共有２４０个点，其中还有１２０个样点来自过去语音帧，加窗过程如图２－５所示：??ＬＰ分析窗??Ｉ?Ｉ??Ｉ￣?ｌ，ｔ?－?＂？?Ｉ?？＇?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??过去帧?现行帧?未来帧??图２－５?ＬＰ分析中加窗??加窗语音八《）为：??ｓ’（ｎ）?＝?ｗ，ｐ（ｎ）ｓ（ｎ），?ｎ?＝?０，…，２３９?（２－６）??用八计算自相关系数为：??２３９??ｒ（ｆｃ）?＝?Ｉ?ｓ，（ｎ）ｓ＇（ｎ?－?／〇，?ｋ?＝?０，１０?（２－７）??ｎ＝ｋ??／？（〇）设置一个最小值Ｋ〇）＝ｉ．〇，以避免低电平输入信号时计算出现问题。将自相关系数和相关??滞后窗％ａｇ〇ｔ）相乘达到６０Ｈｚ带宽扩展的目的。式中／Ｑ＝６０Ｈｚ是扩展的带宽，／ｓ＝８０００Ｈｚ是采样频??率。??２?－??Ｗｌａｇ?＝?ｅｘｐ?－?－?＾
图２－４?ＬＰ分析窗??ＬＰ分析中从下一个语音帧中预取４０个样点，这给编码器引入了?５ｍｓ的超额算法延迟。ＬＰ??分折窗共有２４０个点，其中还有１２０个样点来自过去语音帧，加窗过程如图２－５所示：??ＬＰ分析窗??Ｉ?Ｉ??Ｉ￣?ｌ，ｔ?－?＂？?Ｉ?？＇?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??过去帧?现行帧?未来帧??图２－５?ＬＰ分析中加窗??加窗语音八《）为：??ｓ’（ｎ）?＝?ｗ，ｐ（ｎ）ｓ（ｎ），?ｎ?＝?０，…，２３９?（２－６）??用八计算自相关系数为：??２３９??ｒ（ｆｃ）?＝?Ｉ?ｓ，（ｎ）ｓ＇（ｎ?－?／〇，?ｋ?＝?０，１０?（２－７）??ｎ＝ｋ??／？（〇）设置一个最小值Ｋ〇）＝ｉ．〇，以避免低电平输入信号时计算出现问题。将自相关系数和相关??滞后窗％ａｇ〇ｔ）相乘达到６０Ｈｚ带宽扩展的目的。式中／Ｑ＝６０Ｈｚ是扩展的带宽，／ｓ＝８０００Ｈｚ是采样频??率。??２?－??Ｗｌａｇ?＝?ｅｘｐ?－?－?＾，?ｆｃ＝ｌ，…，１０?（２－８）??另外，为了修正Ｋ〇），引入白噪声校正因子１．０００丨，其等效加上＿４０ｄＢ的背景噪声，最终，??修正后的自相关系数〃认）为??一?ＷＳ?（－）??２．２．２．２?林文孙一杜宾（Ｌｅｖｉｎｓｏｎ－Ｄｕｒｂｉｎ）算法??利用修正后的自相关系数ｒＷ
【参考文献】：
期刊论文
[1]IIR数字滤波器的FPGA快速实现[J]. 肖闽进. 常州工学院学报. 2015(04)
[2]基于FPGA的流水线技术应用研究[J]. 李旭. 电子测量技术. 2007(02)
[3]DM642上G.729A编解码算法的实现和应用[J]. 沈勇,唐昆. 微计算机信息. 2006(02)
[4]G.729语音编码器定点DSP的实时实现[J]. 胡仕兵,向敬成,翟义然. 电子科技大学学报. 2003(04)
[5]FPGA技术及其发展趋势[J]. 陆重阳,卢东华. 微电子技术. 2003(01)
[6]G.729语音编码标准及其应用[J]. 罗夙. 电声技术. 2002(03)
硕士论文
[1]基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计[D]. 胡桂彬.西安电子科技大学 2015
[2]G.729A语音编解码算法的研究与实现[D]. 邢维静.西安电子科技大学 2015
[3]HEVC帧内预测单元的硬件设计[D]. 李冲.西安电子科技大学 2015
[4]基于FPGA的实时动态侦测系统的软硬件协同设计[D]. 杨磊.电子科技大学 2015
[5]基于Vivado的频谱显示系统设计与实现[D]. 曹梦娜.陕西科技大学 2015
[6]基于DSP的G.729协议的优化及实现[D]. 冯锦娟.南京邮电大学 2013
[7]基于FPGA的低速率语音声码器的研究与实现[D]. 时永鹏.西安电子科技大学 2008
[8]定点16位语音压缩算法在24位DSP上的实现和优化[D]. 卢钰伟.北京邮电大学 2008
[9]G.729A语音编解码算法研究及FPGA实现[D]. 孙阳.辽宁科技大学 2008
[10]ITU-T G.729A语音编码算法的研究与实现[D]. 崔心发.电子科技大学 2006
本文编号：3623802
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