DTMF编解码实现：基于DSP的音频检测与Goertzel算法

"音频检测-工程问题的DSP实现（一） DTMF的编解码" 本文探讨了在数字信号处理（DSP）中实现双音多频（DTMF）编解码的技术，主要聚焦于DTMF的工程应用。DTMF是一种通信系统中用于电话按键信号传输的标准，它使用两组不同频率的组合来代表16个不同的符号，包括数字0-9、字母A-D以及特殊字符*和#。 在系统开发的初期阶段，即对象分析阶段，我们需要深入了解系统的功能和性能要求，特别是技术指标。DTMF的标准频率包括低频组697、770、852、941Hz和高频组1209、1336、1477、1633Hz，每组有四个频率。按键按下时间为100ms，其中有效信号持续45ms，其余为静音。此外，系统应满足特定的信噪比（SNR）、动态范围（DYNRANGE）、扭曲度（TWIST）和保护时间（GUARDTIME）等标准。 算法设计是实现DTMF的关键步骤。对于DTMF拨号的产生，可以利用两个二阶数字正弦波振荡器分别生成行频和列频。而在音频检测方面，Goertzel算法被用作DTMF解码器的基础，它是一个两极点的无限 impulse response (IIR) 滤波器。与离散傅立叶变换（DFT）或快速傅立叶变换（FFT）相比，Goertzel算法更适合实时处理，因为它能逐样本计算，减少了对数据预处理的需求。 Goertzel算法的优势在于其简单性和效率，只需要处理8个行/列频及其二次谐波，且对于DTMF检测，仅需幅度信息，简化了计算。在解码过程中，除了信号强度检查（确保行频和列频信号的总和达到阈值）外，还需要扭曲度检查来区分DTMF信号和语音或音乐。标准扭曲（TWIST）和反转扭曲（REV）是评估信号质量的重要参数，必须超过规定阈值。 在系统实现阶段，选择合适的DSP芯片是必要的，这取决于算法所需的运算量和存储需求。系统设计包括硬件和软件的规划，以确保高效且可靠的DTMF编解码。最后，系统调试是验证设计正确性的过程，确保所有技术指标得到满足。 总结来说，DTMF编解码的DSP实现涉及到深入的系统分析、精心的算法设计、恰当的硬件和软件集成，以及严格的性能测试。Goertzel算法在实时音频检测中的应用为DTMF解码提供了高效和实用的解决方案。