G729语音编解码实现方案的研究及基于DSP的实现

语音压缩是现代多媒体通信中实现低速率语音通信的关键技术.其中ITU-T G729协议是基于共扼结构-代数码激励线性预测( CS-ACELP)的语音压缩编码技术.本文首先对CS-ACELP算法所采用的主要技术进行了介绍，对G729协议的算法结构及其原理进行了分析，并提出了基于DSP的G729语音编码和语音、解码实现方案，探讨了此算法实现的代码优化方法.     

4kb/s低速率语音编码的一种新算法

4kb/s低速率语音编码是近年来语音信号处理研究的重要课题,也是ITU－T下步要标准化的重点,介绍了目前4kb/s低速率语音编码的最新进展,关重分析了基音位置同步码激励线性预测编码（PPS－CELP）的原理和结构,并与G.729、G.723.1等算法进行了性能比较。     

宽带语音编码算法及实现

介绍基于G．722标准的嵌入式CELP／矢量和激励线性预测(VSELP)编解码、子带码激励线性预测(SB-CELP)、多带码激励线性预测(MB-CELP)、G．729、自适应变换编码(ATC)、变换码激励(TCX)以及变换预测编码(TPC)等算法,给出基于C语言和MATLAB语言的10．4kbit／s和14．4kbit／s两种不同比特率的宽带语音编码的实现方法。仿真结果表明,主观意见评分(MOS)可达3．1～3．6,语音质量达到预定要求。     

2.4 kb/s MELP算法设计

提出了一种新的工作于低极码率下的混合激励线性预测（ＭＥＬＰ）声码器。该声码器结合了线性预测编码（ＬＰＣ）和多带激励编码算法的优点,对算法和量化方案重新进行了设计和改造,其主要特征包括改进的基音检测算法、混合的周期脉冲和随机噪声激励,有效的线性谱频率（ＬＰＦ）参数量化以及激励谱形状表示,非正式主观测试表明,由采用本算法的一个２．４ｋｂ／ｓ编码器所重建的语音质量略优于美国联邦标准４．８ｋｂ／ｓ码激励性     

对2.4 Kb/s MELP语音编解码器过渡帧的特殊处理

MELP（多带混合激励线性预测）是一种高效实用的语音编解码器．在2．4Kb／s速率上，语音质量基本达到4．8Kb／s FS-1016 CELP声码器质量，在抗噪性能方面甚至比CELP还高，接近16Kb／sSVSD编码器．对2．4Kb／sMELP编码器帧处理方面做一些改进，将过渡帧划分为2个子帧，分别进行编码和合成，使MELP编码器得到更高的语音质量．     

一种基于混合MELP/CELP的4 kbit/s声码器

利用混合激励线性预测 (mixed excitation linear prediction,MELP)算法和码激励线性预测(code excitation linear prediction,CELP)算法的优点,提出了一种混合MELP/CELP语音编码模型.编码端对强浊音帧采用MELP编码,对弱浊音帧和清音帧进行CELP编码.MELP编码器采用相位对齐技术提取强浊音帧的相位参数,解决了合成语音与原始语音在时间上不同步的问题.对实现的4 kbit/s混合MELP/CELP声码器进行客观MOS(mean opinion score)值和主观DRT(diagnostic rhythm test)清晰度测试,结果表明,该声码器的合成语音具有较高的可懂度和清晰度.     

以CS—ACELP算法为核心的数字语音记录设备

在介绍ITU G.729 CS-ACELP语音压缩编码的基础上提出了由DSP芯片实现基于该算法的数字语音记录设备的方案,且通过算法优化和改进,使一片C54 DSP芯片能编码2路输入数字语音信号,仿真实验结果表明,算法优化和改进后的复杂度仅是此前的1/8,系统的压缩能力在相同的语音质量下是现有基于ADPCM语音记录设备的4倍。     

ACELP语音编码算法改进与仿真

代数码激励线性预测算法(ACELP)是目前诸多低速率语音编码标准的算法核心,包括3G语音标准VSELP、AMR、AMR-NB、AMR-WB.该算法基于码激励线性预测模型,通过对码本的有效搜索,确定基音延迟,算法时间复杂度为O(n3).本文在ACELP算法基础上,对ACELP中自适应码本搜索过程进行改进,提出E-ACELP算法.通过AMR标准中8种速率情况的仿真,E-ACELP算法码本搜索时间减少、时间复杂度下降.基于E-ACELP算法,语音编码标准性能和效率得到提高.     

基于DSP的G.729语音编解码器的实时实现

随着信息技术的发展,需要在有限的带宽下传送更多的数据,数据压缩技术日趋重要.国际电信联盟（ITU）推出的G.729协议是基于共扼结构——代数码激励线性预测的语音编解码算法.提出了基于TMS320VC5402的硬件实现方案,设计与实现了G.729语音采集与处理系统,并针对算法进行了软件优化,优化后的算法复杂度为48.5MIPS,达到了在目标系统上实时实现的目标.     

6.6 kbit/s 小波激励线性预测语音编译码器

针对码本激励线性预测编码（ＣＥＬＰ），将小波变换运用于长时基音预测后的二次残差信号，提出了小波激励线性预测（ＷＥＬＰ）技术，大大降低了语音编码的复杂度。在保持相同合成音质的情况下，可使码速率为６．６ｋｂｉｔ／ｓ的ＷＥＬＰ的编码速度较之相应的ＣＥＬＰ提高一倍。在此基础上，给出了用两片ＡＤＳＰ２１８１芯片实现的６．６ｋｂｉｔ／ｓＷＥＬＰ语音编译码器的定点实时实现系统，并对该系统作了性能测试和语音质量评测，表明了该系统的良好特性。     

G．729CS—ACELP语音编码算法的优化及其DSP实现

在研究G．729CS－ACELP语音编码算法基础上,通过分析其原理及基本特征,在实际应用中提出了优化算法的两种方案,大大降低了算法复杂度;并介绍了利用DSP相应的开发环境对简化后的算法进行软件模拟,实验结果证明其输出语音仍然保持很高的合成品质,最后给出了以DSP为核心的硬件系统构成框图。     

一种高质量语音编解码专用芯片的设计

为满足中速率高质量语音通信系统的需要 ,采用数字信号处理器内核 (DSP Core)的方法 ,设计了具有国际电信联盟 (ITU )建议 G.72 9A语音编解码器、自适应回声抵消和单路同步功能的专用芯片。根据所用数字信号处理器内核的特点 ,对 G.72 9A算法进行了优化 ,降低了算法复杂度和所需存储空间 ,实现了 G.72 9A全部功能 ,并通过了全部ITU测试序列的检验。回声抵消部分使用归一化最小二乘(NL MS)自适应滤波器实现 ,并设计了近端语音活动性检测和非线性残余回声抑制等功能模块 ,使其性能完全符合 ITU建议 G.16 5各项指标要求。在单路同步模块中 ,使用了并行模二比特排除方法 ,具有同步扑捉快、抗信道误码能力强的优点。专用芯片使用较少的资源 ,在一块芯片上集成了以上全部功能     

G.729.1 算法的改进与 DSP 全汇编优化设计

在G．729．1宽带语音编码算法中,时域混叠编码器的谱包络编码根据帧内子带的相关性,采用差分霍夫曼编码来减少编码的比特分配。针对相邻帧对应子带的谱包络存在相关性,给出了在原有谱包络编码模式的基础上,增加一种帧间对应子带差分霍夫曼编码的模式来进一步减少谱包络的编码比特数,从而提高合成语音的质量。由于G．729．1可以根据信道的特征随时调整编码速率以取得更好的宽带语音质量,这使得该编码算法具有很高的复杂度。为了能在数字信号处理器（digital signal processor,DSP）上实时实现G．729．1,结合TMS320VC5505数字信号处理器对G．729．1算法采用全汇编实现,并对汇编后的G．729．1代码做了进一步的汇编优化,优化后的G．729．1算法在保证了高质量语音输出的同时,提高了编码效率,实现了对语音信号的实时处理。     

一种基于G.729a语音的信息隐藏方法

针对VoIP系统普遍使用G.729a语音编码,采用逐帧按位取反的方式对G.729a语音进行全面测试,以客观的语音质量感知评价(PESQ)标准为依据,总结G.729a语音帧中可隐藏位(最低有效位).结合矩阵编码算法,提出一种基于G.729a语音的信息隐藏方法,以大量的语音样本为载体,对该方法进行测试分析.实验结果表明:该方法能提供可观的隐藏容量(8 bit·帧^-1),较高的嵌入效率(2.678),很好的不可感知性(平均PESQ值为3.593),且很好地符合了VoIP通信的实时性要求.     

基于静音检测的ITU-T G.729算法

提出了一种能够提高ITU－TG．729算法性能的静音检测技术，该技术的引入不仅可以降低G．729的语音通讯平均传输出特率，而且可以大量节省G．729压缩和解压过程的实际运算量，通过在不同的噪声背景下的性能分析，该静音检测技术的引入不会对G．729算法的合成语音质量产生明显的影响。     

基于G.729A和AES的分组语音保密通信

AES分组密码由多轮迭代的轮函数构成，对轮函数包括的4个面向字节的变换：字节变换、行移位、列混合和加载子密钥作简要介绍和分析；并简要描述了G．729A的编码、解码器的工作流程和参数结构．由于AES标准仅支持128bit的分组加密，而G．729A语音编码帧的大小为80bit，所以不能直接应用AES来加密G．729A的编码语音来实现语音保密通信，在不损害AES的安全强度下，提出两个适用于加密G．729A编码语音帧的AES修正方案：AES160和AES80，根据分组密码的随机性测试、明密独立性测试、雪崩效应测试分析AES160和AES80密码统计性能，测试结果表明AES160和AES80都有优秀的密码学统计性能，最后利用随机误码，分析基于G．729A和AES的语音保密通信系统的抗误码性能，结果表明AES160和AES80适用于加密G．729A的语音编码帧，并保留了AES的密码安全性能。     

ITU-T G.729 CS-ACELP语音编码系统的性能分析

在介绍ITU-TG.729编码系统的基础上,通过实验仿真,着重分析了系统的性能指标.经非正式听音测试,G.729编码合成语音接近32kbit/s ADPCM编码质量,MOS分约为4.0.     

Implementation of ITU-T G. 729 speech codec in IP telephony gateway

ITU-T G. 729 is the primarily recommended speech codec by H. 323 standard. This paper describes how to implement G. 729 codec in IP telephony gateway, and goes deep into the programming skills on TMS320C6201 DSP and optimizing methods of program code to reduce the speech processing delay time of G. 729 codec. Due to adopting these optimizing methods and programming skills, we have implemented a high-speed speech codec that can process concurrently 20 voice channels with single TMS320C6201 chip in IP telephony gateway. Finally, the paper analyzes the performance results of ITU-T G. 729 codec based on TMS320C6201. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China under grant 69773046 Biography: HUANG Yong-feng (1967-), male, Ph.D candidate, Current research interest is in computer network     

G.729 CS-ACELP语音译码器丢失帧的重建机制

在分组网络中传输语音时,因为存在流量过载的情况,所以需要考虑其引发的分组丢失对生成语音质量的影响,对于采用合成分析法的语音编码方式,一旦分组丢失,会引起译码器输出语音的质量明显降低,介绍了一种于基共轭代数码本激励线性预测编译码器丢失语音帧的重建机制,依照Ｇ．７２９标准的三种兼容程度分别建立模型,重点在于外推出激励信号和综合滤波器参数。运用本机制模拟随机性和突发性的帧丢失两种情况,发现在帧丢失率达３