Главная » » МСЭ-TG.729 алгоритма и его реального времени осуществления
21:34
МСЭ-TG.729 алгоритма и его реального времени осуществления
Кодек G.729, в режиме реального времени реализации программного обеспечения G.729 дизайн системы и аппаратного обеспечения. ADSP-2181 для достижения кодек G.729, прошли все МСЭ-Т G.729 векторов испытания, и имеет цифровой диктофон и H.323 мультимедийной связи система онлайн-анкету.
Ключевые слова: G.729 Протокол ADSP-2181 МАПА порт интерфейса модуля
G.729 протокола [1] является первым МСЭ-Т Исследовательской группы 15, и в марте 1996 года 8Kbps кодирования речи протокола.
G.729 протокол использует алгоритм структуры арифметических сопряженных кодовой книги возбужденных линейного предсказания (CS-ACELP), который основан на модели кодирования CELP [2]. G.729 кодек имеет высокое качество передачи голоса и низкую латентность, широко используются в передаче данных в различных областях, таких как H.323 IP-телефон, и интернет-связи мультимедийных систем.
G.729 в режиме реального времени осуществления некоторые трудности, мы предлагаем решения. В настоящее время мы с фиксированной точкой цифровой обработки аналоговых устройств чип ADSP-2181 в режиме реального времени на осуществление соответствии с ITU-T G.729 кодек все функции, кодек принимает вычисления 22MIPS. Мы находимся в ADSP-2181 для достижения кодек G.729, прошли МСЭ-Т G729 все векторы испытания, и имеет цифровой диктофон и H.323 общаться в режиме онлайн мультимедийные системы были приложения.
1 кодек G.729 Описание протокола
1,1 G.729 алгоритм кодирования введены
Аналоговый голосовой сигнал на телефонной линии, пропускной способностью голосового канала фильтра (согласно ITU-T G.712 рекомендации) после того, как 8 кГц дискретизации, квантования в 16 бит линейный PCM цифровой вход сигнал энкодера. Кодировщик на основе линейного анализа прогнозирования и методов синтеза минимизировать фактические слова и синтетической речи на слух разница между взвешенной энергии сигнала в качестве критерия для быть закодирован. Encoder блок-схема показана на рисунке 1, основная часть являются:
* LPC коэффициентов линейного анализа прогнозирования и количественного;
* Разомкнутой шаг оценки;
* Адаптивного поиска кодовой книги;
* Исправлен поиск справочника кодов;
* Усиление квантования кодовой книги.
Следующее описание пять были частью основной технологии.
* LPC коэффициентов линейного анализа прогнозирования и квантования
Во-первых, сигнал плюс линейных окне анализа прогнозирования окно состоит из двух частей. Первая часть половине Хэмминга, вторая часть квартале косинус сигнала. После речевого сигнала по алгоритму оконном LevinsonDurbin для получения линейного предсказания коэффициентов фильтра И. я = 1 ...... 10. Линии спектра параметров, чем коэффициент линейного предсказания имеет лучшие характеристики и количественные характеристики интерполяции [3], G.729 преобразовать LPC параметры соответствующей линии
Спектр параметров, последний из линий спектра параметров для количественной оценке.
* Разомкнутой шаг анализа
Адаптивного поиска кодовой книги для снижения сложности, необходимо вычислить разомкнутой шаг Top, адаптивной кодовой книги поиск в непосредственной близости от значения шага открытого цикла. Шаг диапазон значений от 18 до 145 между точки отбора проб.
* Адаптивного поиска кодовой книги
G.729 подрамник каждого шага поиска замкнутому циклу, это по минимуму реконструкцию исходного сигнала речи и речевой сигнал взвешенный средний квадрат ошибки для закрытых поиска шаг цикла. 1 пара замкнутой шаг T1 рамки разомкнутой поиск ограничивается небольшим диапазоном шага Top, 2 пары замкнутой шаг T2 поисковой рамки ограничены замкнутой шаг T1 в небольшом диапазоне. Это уменьшает сложность шага поиска.
* Исправлен поиск кодовой книги
G.729 фиксированной кодовой книги вектор содержит четыре не-0 амплитуда импульса каждого импульса может быть +1 или -1. Благодаря минимизации взвешенной восстановленный сигнал речи и взвешенный средний квадрат ошибки речевого сигнала при фиксированном поиск кодовой книги.
* Усиление Квантование
G.729 на адаптивного усиления кодовой книги и фиксированным коэффициентом усиления кодовой книги с помощью двух сопряженных структуры вектора квантования кодовой книги. В кодовой книги поиск, использование заранее стратегий поиска, вычисления для полного алгоритма поиска только 1 / 4.
1,2 G.729 алгоритм декодирования введены
G.729 декодирование осуществляется также в кадре, в основном для удовлетворения G.729 декодирование протоколов потока, соответствующие параметры, в соответствии с механизмом голос производства, синтез речи. Расшифровка блок-схема показана на рисунке 2, основная часть: параметр декодирования; после фильтрации.
G.729 процесс декодирования состоит в следующем.
* Параметр декодирования
Первый декодировать LSP параметров и параметров LSP в линейные коэффициенты предсказания. Тогда декодировать шаг период, доступ к адаптивной кодовой книги вектор V (N). Расшифрованный фиксированный вектор кодовой книги из четырех импульсов позиции и знаков, для расчета фиксированного с вектором кодовой книги (п). Фиксированной декодирования получить предсказание и фиксированным коэффициентом усиления кодовой книги GC Тогда получите стимул
, п = 0 ... ... 39. Наконец, стимул
(п) вклад в синтез линейных прогнозирования фильтра, расчет реконструирован речи .
* После фильтрации
Адаптивная пост-фильтрации после основного фильтра. Адаптивная пост-фильтр образуется каскад из трех фильтров: длинный пост-фильтр Hp (г), краткосрочные пост-фильтр Hf (г), спектральный наклон компенсации фильтр Н (г), а затем следует адаптивного управления процессом усиления. После фильтра коэффициенты обновляется один раз в подрамник. Сообщение-фильтр может эффективно улучшить качество синтезированной речи.
2 кодека G.729 реализации
Мы находимся в фиксированной точке цифровых устройств аналогового чип обработки ADSP-2181 [4] [5] на реальные сроки реализации в соответствии с ITU-T G.729 все функции, используемые для кодирования и декодирования в общей сложности 22MIPS (ADSP-2181 скорость обработки 33MIPS). В режиме реального времени осуществления кодек G.729 функций, в основном в следующие трудности.
* Данные в DSP в механизмах. В ЦОС, до тех пор, как объявление переменных, DSP программы будет назначить место подключения данных. Если мы определяем как язык программирования С, как локальная переменная, она будет тратить много места для хранения.
* Данные точность обработки. В 16-разрядных с фиксированной точкой чип обработки сигнала для достижения числа с плавающей точкой, с тем чтобы сделать вычислительные быстрее, часто для характеристики с фиксированной точкой чипа, используя с фиксированной точкой для представления чисел с плавающей точкой. Хотя скорость, но, вероятно, приведет к отсутствию точности работы.
* Использование ограниченных вычислительных ресурсов. ADSP2181 только 33MIPS, но не все из MIPS используются для реализации функций кодек G.729.
· DSP высокой скоростью, DSP и обмена данных хоста.
* Голосового сигнала и декодирование буфером обслуживания. Эти буферы имеют не менее двух идти в хранилище, таком как голос буфер сигнала, с одной стороны кодирования речи модуль для вызова другой стороны, назвать его захвата прерывания программы. В кодирования речи модуль вызывает процесс, буфер не должен быть изменен другими модулями, она не должна прерывать программы в настоящее время для хранения буфера, что существует противоречие.
2,1 Software Design
Проектирование программного обеспечения состоит из трех частей.
* Командный интерпретатор
Командный интерпретатор объяснить основной процессор в основном направлены в различные команды, такие как кодирование и декодирование данных, переданных или полученных, проверить состояние и кодирования и декодирования запускать, останавливать, таких как кодирование и декодирование операций. Модуль не имеет дело непосредственно с основным процессором, но через интерфейсные модули, косвенно с основным процессором для достижения обмена данными.
· G.729 Data Engine
Мы завершили ADSP-2181 в режиме реального времени G.729 кодирования / декодирования.
ADSP-2181 ADSP-2100 содержит не только основные структуры серии (три вычислительных блоков, генераторы адреса данных и программный автомат), также содержит два последовательных порта, 16-битный внутренний порт МАПА, 8-бит BMDA порт, программируемый таймер, вход и выход флаг (флаг ввода / вывода, внешних прерываний и на-чипе программ и памяти данных и другого периферийного оборудования. ADSP-2181 чип интеграции в общей сложности 80К байт памяти, они 16K слово (24 бит) памяти программ и 16К слов (16 бит) памяти данных, большое количество на-чипе памяти и сложной кодек G.729 в полной мере в ADSP-2181 чип, чип без какой-либо дополнительной оперативной памяти, упрощенный дизайн оборудования и интерфейса.
* Модули интерфейса функции
Модуль реализует ADSP-2181 с основным процессором фактического обмена данными. Модуль включает в себя программу мастера цифровой обработки сигналов и данных в двух частях. Мастер управления DSP программы будут собраны в первую очередь отвечает за ведение протоколов рамки голосовых данных, в кодер, и получил поток в декодер модуль классификации. Передача данных раздел отвечает за сбор данных и обмен данными с основным процессором.
2,2 Hardware Design
Система учитывает обмен данными между процессором и координации. ADSP2181 МАПА имеет 16-битный
Порт, в случае процессор работает на полной скорости, ADSP-2181 МАПА порт может автоматически отправлять и получать данные, дизайн системы принесла большое удобство. Использование ADSP-2181 на это свойство, мы добились через порт МАПА ADSP-2181 обмен данными с основным процессором.
Мы разработали ADSP-2181 и ПК-интерфейс шины ISA системы мастер-раба. В мастер-рабовладельческого строя, на базе ПК процессор машины, ADSP-2181 с процессором. При запуске компьютера, загружать программы через порт МАПА в ADSP-2181 встроенной памяти. ADSP-2181 работает на полной скорости, хозяин может запрашивать от машина работает, читайте G.729 сжатый поток могут быть расшифрованы в G.729 поток и так далее.
В системе мастер-раб, ПК машины через порт МАПА ADSP-2181 читать и писать его внутренней памяти. GAL декодирования PC форме автобус , , , , IACK сигнал, и ADSP-2181 в связи порта МАПА, так что для достижения полной скорости в ADSP-2181 случае, ПК машина может получить доступ к ADSP-2181 встроенной памяти.
Рисунок 3 является подчиненной системы ADSP-2181 функциональности и интерфейса блок-схема. Голосового сигнала собранные ADSP1847 по ADSP-2181 последовательный порт 0 в ADSP-2181 кодирования. Закодированных данных через порт МАПА на хост для хранения. Необходимо расшифровать данные, передаваемые от хозяина ADSP-2181 МАПА порта декодирования, декодированного речевого сигнала, полученного через последовательный порт 0 отправлено ADSP1847.
2,3 Трудность решения
Данные в DSP в механизмах. Защита таблицы переменных, каждый раз в модуль, первое использование временно назначен, но неиспользуемых переменных. Не только в случае, перейдите на выделение дополнительных переменных, в то время как распределение этих новых переменных в переменных, включенных в таблицу для других модулей. Другой защиты локальной переменной стека, что делает интерьер каждого из модулей в стек, локальных переменных, при выходе из модуля поп из стека из этих локальных переменных, освободить место.
Точность обработки данных. Сравнение высокой точности, рассчитанные 32-разрядных промежуточной переменной, сказал после операции, то перевод до 16 бит, так что небольшое увеличение числа команд, но точность значительно улучшилось. В некоторых сравнительно высокой точностью модулей и индекс используется для представления с плавающей запятой мантисса, экспоненты и мантиссы, чтобы написать свой собственный набор вычислительных библиотек, а мантиссы и экспоненты представление достаточно большой степенью точности, в полной мере отвечают требованиям. Но только в нескольких местах, таким образом, или вычисление будет идти до реального внедрения время трудно.
Использования ограниченных вычислительных ресурсов. ADSP мощное использование многофункциональных может быть очень хорошая команда, чтобы использовать ограниченные вычислительные ресурсы.
DSJP высокой скоростью, DSP и обмена данных хоста. ADSP-2181 МАПА имеет 16-битный порт, процессор работает на полной скорости в случае, ADSP-2181 МАПА порт может автоматически отправлять и получать данные, дизайн системы принесла большое удобство. Использование ADSP-2181 на это свойство, мы добились через порт МАПА ADSP-2181 обмен данными с основным процессором.
Кодирование и декодирование речевых сигналов и поддержание буфера. Система обмена данными на основе двойной буферизации работ. Преимущество двойная буферизация не влияет на взаимодействие данных на другую работу в обычном режиме.
Сбора данных и системы воспроизведения использованием двойной буферизации работ. Коллекция использовать трески-ад и трески работу двух буферов, играя с decod-работы и decod работу двух буферов. рыбий объявление для порта ADSP-2181 приобретения последовательной передачи данных, треска работа для ADSP-2181 кодировке. Когда добыча трески-объявления данных завершена своп с трески-работы. decod работа для ADSP-2181 серийный транслируемых данных, decod работа для ADSP-2181 декодирования. Когда закончил играть кадра данных, decod-объявления взаимозаменяемы с decod-работы. Приобретение и игрок на ADSP-2181 из прерывания. Эта система работает только приемник прерываний ADSP-2181, ADSP-2181 каждый полученные данные, чтобы играть данных.
Кроме того G.729 закодированные данные кодер и декодер для декодирования данных имеет два буфера, буфер работает с приобретением данных и воспроизведения работает в том же двойной буфер.
Таким образом, G.729 протокол ITU-T является МСЭ-Т 8Kbps речевой кодек протоколов, он имеет высокое качество и низкие характеристики задержки. Проектирование программного обеспечения включает в себя три части: командный интерпретатор, G.729 данных двигателей, интерфейсных модулей. Реальном времени с использованием ADSP-2181, что мы поняли, G.729 протокол, ADSP-2181 сбора данных / воспроизведения и ADSP-2181 с основным процессором интерфейс обмена данными принимают двойной буферизации. В основном за счет аппаратного дизайна ADSP-2181 порт МАПА, для достижения основной процессор и ADSP-2181 для обмена данными.
G.729 в режиме реального времени осуществления некоторые трудности, мы предлагаем ряд решений, эти решения, мы зафиксировали ADSP устройств аналогового в цифровой-2181 чип обработки для достижения реального времени на линии со всеми МСЭ-Т G.729 функции, и проходит все МСЭ-Т G.729 векторов испытания. Кодек уже в цифровой диктофон и H.323 общаться в режиме онлайн мультимедийных прикладных систем.
