采用DSP芯片的MELP聲碼器的算法設(shè)計方案
1 引言
1996年3月，美國ZF數(shù)字語音處理協(xié)會(DDVPC)選擇了2.4kbps混合激勵線性預(yù)測（MELP）語音編碼器作為窄帶保密語音編碼的產(chǎn)品以及各種應(yīng)用的新標準由于MELP具有良好的音質(zhì)、極低的碼率，以及良好的抗誤碼特性，可以應(yīng)用在IPPHONE、移動通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，尤其在需要大量存儲話音的場合和保密通信等方面，具有很好的發(fā)展前景。
編碼算法有硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)兩種方式，軟件實現(xiàn)靈活性強，但處理速度較慢，一般不能滿足實時處理的要求。硬件實現(xiàn)分為專用法和通用法兩種。通用法是基于通用數(shù)字信號處理器芯片實現(xiàn)編碼算法的，它具有體積小、功耗低、運算速度快等優(yōu)點，其靈活性主要表現(xiàn)在軟件易于更改以及對各種算法的處理和復(fù)雜算法的實現(xiàn)上，非常適用于語音信號、視頻信號等壓縮處理。
MELP算法復(fù)雜度較高，因此實時實現(xiàn)必須借助于高性能的數(shù)字信號處理芯片。目前國內(nèi)還沒有用于研究聲碼器算法的專用芯片。因此，從功耗和性能多方面考慮，本文采用通用法實現(xiàn)MELP聲碼器算法，選擇TI公司的TMS320VC5416DSP芯片作為主處理器，完成聲碼器的主要功能。
2 MELP編解碼算法
2.1 編碼部分
編碼器基于線性預(yù)測分析合成技術(shù)，采樣率為8kHz，以180采樣值（22.5ms）為一幀進行編碼，總體框圖見圖1。
輸入的原始語音信號經(jīng)過隔直濾波（即高通濾波），得到目標信號S（n）。再對目標信號作以下處理：①低通濾波后用歸一化互相關(guān)法進行基音粗估，然后根據(jù) [0Hz，500Hz]子帶信號圍繞粗估基音估算分數(shù)基音；②帶通分析，在5個子帶計算話音強度，以決定各子帶的清/濁音判決，其中 [0Hz,500Hz]子帶強度用于確定非周期標志位；③計算LPC和尖峰值，用L－D算法提取10個LP系數(shù)，然后乘以帶寬擴展系數(shù)，使用得到的系數(shù)計算殘差信號，對殘差信號的160個抽樣計算尖峰值；④使用截止頻率為1kHz的6階巴特沃茲濾波器低通濾波殘差信號，結(jié)合上一子幀的基音和當前子幀的分數(shù)基因，搜索出最終基音周期；⑤使用一個基音自適應(yīng)窗采用一幀兩次的方法對增益進行量化；⑥LPC分析，并轉(zhuǎn)換成線譜對LSP參數(shù)量化；⑦將量化后的LSP 參數(shù)轉(zhuǎn)換為LPC參數(shù)并進行逆濾波操作，殘差信號補0至512點,對其進行512點FFT，利用頻譜峰點檢測算法找到前10次諧波對應(yīng)的傅立葉系數(shù)輸出。
