پياده سازی بلادرنگ کدک صحبت استاندارد G.728 بر روی پردازنده TMS320C5402

 تعداد صفحات :  101

فرمت : word

چکيده

کدک صحبت استاندارد G.728، يک کدک کم تاخير است که صحبت با کيفيت عالی را در نرخ بيت 16 kbps ارائه می دهد و برای شبکه های تلفن ماهواره ای و اينترنت و موبايل که به تاخير زياد حساس هستند ، مناسب است. در اين رساله به پياده سازی بلادرنگ اينکدر و ديکدر G.728 بصورت دوطرفه کامل ( Full Duplex )بر روی پردازنده TMS320C5402 می پردازيم .

روشی ترکيبی برای برنامه نويسی TMS ارائه می شود که در آن زمان وپيچيدگی برنامه نويسی نسبت به برنامه نويسی دستی به 30% کاهش می يابد . در اين روش پس از برنامه نويسی و شبيه سازی مميزثابت الگوريتم کدک به زبان C ، با استفاده از نرم افزار ( Code Composer Studio ) CCS، برنامه به زبان اسمبلی ترجمه شده و بهينه سازی دستی در کل کد اسمبلی صورت می گيرد . سپس بعضی از توابع مهم برنامه از نظر MIPS ، بصورت دستی به زبان اسمبلی بازنويسی می شوند تا برنامه بصورت بلادرنگ قابل اجرا گردد . در پايان نتايج اين پياده سازی ارائه می شود .

 

کدينگ و فشرده سازی صحبت ، پياده سازی بلادرنگ ، DSP ، TMS320C5402 ، برد DSK

 

 

فهرست

- مقدمه 4

فصل 1 : بررسی و مدل سازی سيگنال صحبت

1-1- معرفی سيگنال صحبت 6

1-2- مدل سازی پيشگويی خطی 10

1-2-1- پنجره کردن سيگنال صحبت 11

1-2-2- پيش تاکيد سيگنال صحبت 13

1-2-3- تخمين پارامترهای LPC 14

 

فصل 2 : روش ها و استانداردهای کدينگ صحبت

2-1- مقدمه 15

2-2- روش های کدينگ 19

2-2-1- کدرهای شکل موج 21

2-2-2- کدرهای صوتی 22 2-2-3- کدرهای مختلط 24

الف- کدرهای مختلط حوزه فرکانس 27

ب- کدرهای مختلط حوزه زمان 29

 

فصل 3 : کدر کم تاخير LD-CELP

3-1- مقدمه 34

3-2- بررسی کدرکم تاخير LD-CELP 36

3-2-1- LPC معکوس مرتبه بالا 39

3-2-2- فيلتر وزنی شنيداری 42

3-2-3- ساختار کتاب کد 42

3-2-3-1- جستجوی کتاب کد 43

3-2-4- شبه ديکدر 45

3-2-5- پست فيلتر 46

فصل 4 : شبيه سازی مميزثابت الگوريتم به زبان C

4-1- مقدمه 49

4-2- ويژگی های برنامه نويسی مميزثابت 50

4-3- ساده سازی محاسبات الگوريتم 53

4-3-1- تطبيق دهنده بهره 54

4-3-2- محاسبه لگاريتم معکوس 58

4-4- روندنمای برنامه 59

4-4-1- اينکدر 63

4-4-2- ديکدر 69

فصل 5 : پياده سازی الگوريتم برروی DSP

5-1- مقدمه 74

5-2- مروری بر پياده سازی بلادرنگ 75

5-3- چيپ های DSP 76

5-3-1- DSP های مميزثابت 77

5-3-2- مروری بر DSP های خانواده TMS320 78

5-3-2-1- معرفی سری TMS320C54x 79

5-4- توسعه برنامه بلادرنگ 81

5-5- اجرای برنامه روی برد توسعه گر C5402 DSK 82

5-5-1- بکارگيری ابزارهای توسعه نرم افزار 84

5-5-2- استفاده از نرم افزارCCS86

5-5-3- نتايج پياده سازی 94

5-6- نتيجه گيری و پيشنهاد 97

- ضمائم

- ضميمه (الف) : ديسکت برنامه های شبيه سازی مميز ثابت به زبان C و

پياده سازی کدک به زبان اسمبلی - ضميمه (ب) : مقايسه برنامه نويسی C و اسمبلی 98

- مراجع103

 

 

 

 

 

- مقدمه

امروزه در عصر ارتباطات و گسترش روزافزون استفاده از شبكه هاي تلفن ،موبايل و اينترنت در جهان ومحدوديت پهناي باند در شبكه هاي مخابراتي ، كدينگ و فشرده سازي صحبت امري اجتناب ناپذير است . در چند دهه اخير روشهاي كدينگ مختلفي پديدآمده اند ولي بهترين و پركاربردترين آنها كدك هاي آناليزباسنتز هستند كه توسط Atal & Remedeدر سال 1982 معرفي شدند [2] . اخيرا مناسبترين الگوريتم براي كدينگ صحبت با كيفيت خوب در نرخ بيت هاي پائين و زير 16 kbps ، روش پيشگويي خطي باتحريك كد (CELP) مي باشد كه در سال 1985 توسط Schroeder & Atal معرفي شد [8] و تا كنون چندين استاندارد مهم كدينگ صحبت بر اساس CELP تعريف شده اند .

در سال 1988 CCITT برنامه اي براي استانداردسازي يك كدك 16 kbps با تاخيراندك و كيفيت بالا در برابر خطاهاي كانال آغاز نمود و براي آن كاربردهاي زيادي همچون شبكه PSTN ،ISDN ،تلفن تصويري و غيره در نظر گرفت . اين كدك در سال 1992 توسط Chen et al. تحت عنوان LD-CELP معرفي شد[6] و بصورت استاندارد G.728 در آمد[9] و در سال 1994 مشخصات مميز ثابت اين كدك توسط ITU ارائه شد[10] . با توجه به كيفيت بالاي اين كدك كه در آن صحبت سنتزشده از صحبت اوليه تقريبا غيرقابل تشخيص است و كاربردهاي آن در شبكه هاي تلفن و اينترنت و ماهواره اي در اين گزارش به پياده سازي اين كدك مي پردازيم .

در فصل اول به معرفي وآناليز سيگنال صحبت پرداخته مي شود و در فصل دوم روش ها و استانداردهاي كدينگ بيان مي شوند . در فصل سوم كدك LD-CELP را بيشتر بررسي مي كنيم و در فصل چهارم شبيه سازي مميز ثابت الگوريتم به زبان C را بيان مي نمائيم. ودر پايان در فصل 5 به نحوه پياده سازي بلادرنگ كدكG.728 بر روي پردازنده TMS320C5402 مي پردازيم.

 

 

 

فصل 1

بررسي و مدل سازي سيگنال صحبت

 

 

1-1 –معرفي سيگنال صحبت

صحبت در اثر دميدن هوا از ريه ها به سمت حنجره و فضاي دهان توليد مي‏شود. در طول اين مسير در انتهاي حنجره، تارهاي صوتي[1] قرار دارند. فضاي دهان را از بعد از تارهاي صوتي ، لوله صوتي[2] مي‏نا مند كه در يك مرد متوسط حدود cm17 طول دارد . در توليد برخي اصوات تارهاي صوتي كاملاً باز هستند و مانعي بر سر راه عبور هوا ايجاد نمي‏كنند كه اين اصوات را اصطلاحاً اصوات بي واك [3] مي‏نامند. در دسته ديگر اصوات ، تارهاي صوتي مانع خروج طبيعي هوا از حنجره مي‏گردند كه اين باعث به ارتعاش درآمدن تارها شده و هوا به طور غير يكنواخت و تقريباً پالس شكل وارد فضاي دهان مي‏شود. اين دسته از اصوات را اصطلاحاً باواك[4] مي‏گويند.

فركانس ارتعاش تارهاي صوتي در اصوات باواك را فركانس Pitch و دوره تناوب ارتعاش تارهاي صوتي را پريود Pitch مي‏نامند. هنگام انتشار امواج هوا در لوله صوتي، طيف فركانس اين امواج توسط لوله صوتي شكل مي‏گيرد و بسته به شكل لوله ، پديده تشديد در فركانس

[1] Vocal Cords

[2]Vocal Tracts

[3]Unvoiced

[4]Voiced