基于DSP技術(shù)的多路語音實(shí)時(shí)采集與壓縮處理系統(tǒng)
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集;DSP;數(shù)據(jù)處理;實(shí)時(shí);語音壓縮
在語音的數(shù)字通信和數(shù)字存儲等應(yīng)用領(lǐng)域,需要對多路語音信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和壓縮處理[1]。如某語音記錄設(shè)備,需要對8路語音信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和壓縮處理,而且要求對采集到的語音數(shù)據(jù)的壓縮率盡量高。一般地,當(dāng)要求語音數(shù)據(jù)壓縮后的碼流在10 Kbps左右時(shí),需要采用語音的模型編碼技術(shù)。而模型編碼算法的運(yùn)算量很大。因此,如一方面要求對多達(dá)8路的語音信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,另一方面又要求對各路的語音信號進(jìn)行較高壓縮率的實(shí)時(shí)壓縮處理,對數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)提出了更高的要求。
由于VLSI技術(shù)的迅速發(fā)展,DSP(Digitalsig-nal processor數(shù)字信號處理器)的性能價(jià)格比得到了很大的提高[2],使得利用DSP的高速數(shù)據(jù)管理能力和處理能力來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和處理成為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理的一個(gè)新的發(fā)展方向。基于此,本文介紹的多路語音實(shí)時(shí)采集與壓縮處理系統(tǒng)采用了高速DSP技術(shù)。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理
1.1 系統(tǒng)主要性能指標(biāo)
采集語音信號通道數(shù):8
語音信號帶寬:300~3 400 Hz
采樣速率:8 000 Hz
語音回放通道數(shù):1
每路語音信號壓縮后碼流:13 Kbps
擴(kuò)展ISA總線接口
系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括三個(gè)主要部分,即8通道A/D和1通道D/A部分,DSP最小系統(tǒng)及DSP的DMA與ISA總線的接口。如圖1所示。
由圖2可以看出,軟件設(shè)計(jì)主要包括4大部分:
命令解釋與控制模塊
13 Kb/sRPE-LTP-LP編解碼模塊
多通道語音編解碼控制模塊
接口功能模塊
3.2.1 命令解釋與控制模塊
命令解釋與控制模塊主要是用于解釋由PC機(jī)通過IDMA口發(fā)來的各種命令,如發(fā)送或接收編解碼數(shù)據(jù)、設(shè)置PC機(jī)與DSP的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)量的大小、查詢編解碼狀態(tài)以及啟動,停止編解碼操作等。該模塊不直接與PC機(jī)打交道,而是通過接口功能模塊,間接實(shí)現(xiàn)與主CPU的數(shù)據(jù)信息交換。
3.2.2 13 Kb/sRPE-LTP-LP編解碼模塊
該模塊是一個(gè)單通道13 Kb/sRPE-LTP-LP語音編解碼模塊。它是本系統(tǒng)的語音壓縮處理的核心部分,為使該模塊具有通用性,為該模塊單獨(dú)形成一個(gè)ADSP-2100系列語言庫,可與任何其它ADSP-2100系列模塊相連。
3.2.3 多通道語音編解碼控制模塊
該模塊基于單通道13 Kb/sRPE-LTP-LP語音編解碼模塊,實(shí)現(xiàn)多通道語音編碼和單通道語音解碼。對于多通道語音編碼,一方面,當(dāng)某通道采集到一幀160點(diǎn)的語音數(shù)據(jù)時(shí),調(diào)用語音編碼模塊對該幀進(jìn)行編碼,并將編碼后的語音數(shù)據(jù)按約定的格式存放到各通道的編碼數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中;另一方面,由于語音的模型編碼是前后幀相關(guān)聯(lián)的,所以該模塊還必須將當(dāng)前通道的當(dāng)前幀編碼后的必須保存的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行保存,以及在調(diào)用語音編碼模塊對當(dāng)前幀進(jìn)行編碼前,恢復(fù)上一幀編碼后的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。對于單通道語音解碼,則只需在接收到由PC機(jī)傳送來的壓縮數(shù)據(jù)后,調(diào)用解碼模塊,然后將解碼后的160點(diǎn)語音數(shù)據(jù)送到D/A的串口1發(fā)送緩沖區(qū)。
3.2.4 接口功能模塊
該模塊實(shí)現(xiàn)DSP與PC機(jī)的數(shù)據(jù)的實(shí)際交換工作,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)DSP的數(shù)據(jù)采集與控制。由于它是軟件設(shè)計(jì)中唯一與硬件相關(guān)的模塊,故該模塊在設(shè)計(jì)上盡量與其它模塊獨(dú)立。這樣,當(dāng)硬件有所改變時(shí),可不必改變其他模塊。
4 結(jié) 論
本系統(tǒng)由于采用了DSP技術(shù),使得多路語音的采集和壓縮處理得以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)還使系統(tǒng)具有較高的可編程性能?;谠撓到y(tǒng)的某語音記錄儀已經(jīng)通過省、部級的鑒定。本系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)說明數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)采用基于DSP技術(shù),將大大提高系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)處理的能力。而且,當(dāng)今的DSP的處理速度和數(shù)據(jù)管理能力還在迅速地提高,其價(jià)格也降到能應(yīng)用于一般的應(yīng)用場合。如ADSP-21061,40 MIPS的運(yùn)算速度,10個(gè)DMA控制器,40位浮點(diǎn)運(yùn)算精度,數(shù)據(jù)管理能力可達(dá)240Mbytes/s,其售價(jià)也只有30~40美元。因此,開發(fā)和研究基于DSP技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)
1 戴禮榮,王仁華,宋 彥.高速DSP技術(shù)及其在通信中的應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,20(1):90~962 王仁華,戴禮榮.當(dāng)代DSP及其在現(xiàn)代通信應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn).中興新通信,1998,4(1):8~123 陳永彬,王仁華.語音信號處理.合肥:中國科學(xué)技術(shù) 大學(xué)出版社,1990.103~106
第一作者簡介 戴禮榮,男,副教授,1962年8月生。
評論