G.729语音编码算法研究与ADSP-2181实现

"本文主要探讨了G.729语音编码算法的研究与实现，作者杨拯在文中详细阐述了G.729协议的基本原理、软件与硬件设计，并分享了在ADSP-2181芯片上的成功实现，该实现已通过ITU-T G.729标准测试并应用于实际系统中。" G.729是一种由国际电信联盟(ITU-T)第15研究小组制定的8kbps语音编码协议，于1996年3月被采纳。它采用了共轭结构的算术码本激励线性预测(CS-ACELP)算法，基于码本激励线性预测(CELP)编码模型，旨在提供高质量、低延迟的语音编码，适用于数据通信领域，如IP电话和H.323多媒体通信系统。 在CELP编码模型中，语音信号被分为10毫秒的帧，每个8kHz采样率的帧包含80个采样点。编码过程涉及对每帧的80个采样点进行分析，提取参数并进行编码传输。G.729算法的比特分配如表1所示，展示了不同参数所占用的比特数。 在实现G.729编码算法时，一个关键的挑战是如何在实时环境中有效地处理。Analog Devices的定点数字信号处理器ADSP-2181为此提供了解决方案。该芯片能够实现实时的G.729编解码器，其运算量为22MIPS，并已成功通过了所有ITU-T G.729测试矢量，证明了其实用性和可靠性。此外，这种实现不仅限于理论验证，已被应用于数字语音记录仪和H.323网络多媒体通信系统，显示出广泛的实用性。 1.1 G.729编码算法的步骤包括： 1) 语音信号先经过话路带宽滤波，按照ITU-T G.712建议进行，然后以8kHz的采样率转换为16位线性PCM数字信号。 2) 线性预测分析用于预测未来的采样值，通过LPC系数的量化进一步处理。 3) 开环基音周期估计确定语音信号的基础频率。 4) 自适应码本搜索用来找到最接近实际语音信号的合成语音。 5) 最后，编码器将所有提取的参数编码，以最小化听觉感知差异。 G.729语音编码算法是通信领域中一种重要的压缩技术，其高效性和高质量使其在各种通信应用中占据重要地位。通过ADSP-2181等专用处理器的实现，G.729协议得以在实际系统中得到广泛应用，为数据通信带来了高效能、低带宽的语音服务。