iLBC语音编解码器算法的研究与实现--《北京邮电大学》2011年硕士论文
iLBC语音编解码器算法的研究与实现
【摘要】：随着网络技术和通信技术的发展和普及,Internet在越来越多的新领域得到应用。VoIP(Voice over IP)技术的发展为语音业务在各种数据网上进行的传输提供了强大且有效的通信手段。在VoIP技术中,数字化的语音信号被封装在IP数据分组中,通过IP网络进行传送。这种情况下的语音信号通常是经过压缩以比特流的形式传输。为了在保证良好的语音质量的前提下,尽可能地压缩语音编码的传输速率,中低速率语音编解码器已被广泛地应用在VoIP中。其中,iLBC就是一种常用的中低速率语音编解码器。
iLBC的全称是Internet Low Bit Rate Codec,它是一种在网络环境较差时仍可提供高质量语音服务的语音编解码算法。iLBC本质上是一种基于帧的线性预测编码技术,是对CELP(Code Excited Linear Predictive Coding)技术的一种发展。相对于其它语音编解码算法,如G.729A和G.723.1,其独有的动态码本更新技术,语音增强技术及丢包掩蔽技术,使其在分组交换网络中有更好的性能。
本课题的主要工作是对iLBC语音编解码算法的研究,并完成其在基于MIPS32 24Kec处理器的嵌入式开发平台上的实现,最终将该编解码器应用到网络电视的视频通话功能中。具体工作如下：首先,由于MIPS32 24Kec是定点处理器,需要将标准的浮点iLBC语音编解码器代码转换为定点代码。采用的方法包括Q格式定标、浮点函数到定点函数的改写等。然后将测试过正确性的定点代码移植到嵌入式平台上,在嵌入式平台上测试代码的运算性能。最后,对移植后的代码进行优化,确保该编解码器在嵌入式平台上可以达到视频通话中对于实时性的要求。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京邮电大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TN912.3【目录】：
ABSTRACT5-9
第一章 引言9-14
1.1 VoIP技术9-10
1.2 语音编解码技术10-12
1.2.1 语音压缩编码原理10
1.2.2 语音编码器的分类10-11
1.2.3 标准化语音编码器11-12
1.3 论文组织结构12-13
1.4 本章小结13-14
第二章 iLBC算法研究14-27
2.1 码本激励线性预测(CELP)算法14-16
2.1.1 分析-合成线性预测模型14-15
2.1.2 CELP编码过程15-16
2.2 iLBC算法简介16-17
2.3 iLBC编码器17-22
2.3.1 预处理18-19
2.3.2 LPC系数计算、量化及内插19-20
2.3.3 计算残差信号20
2.3.4 起始态确认及量化20-21
2.3.5 码书编码21-22
2.3.6 打包22
2.4 iLBC解码器22-24
2.4.1 参数解码23
2.4.2 重构语音后处理23-24
2.5 iLBC的性能及优势24-26
2.6 本章小结26-27
第三章 基于MIPS的嵌入式开发平台27-36
3.1 嵌入式处理器27-29
3.1.1 MIPS处理器27
3.1.2 MIPS32 24KEc处理器27-29
3.2 嵌入式开发平台29-30
3.3 嵌入式Linux操作系统30-31
3.4 交叉开发环境31-34
3.4.1 gcc编译器32-33
3.4.2 交叉编译33-34
3.4.3 交叉调试34
3.5 系统开发语言34-35
3.6 本章小结35-36
第四章 iLBC算法的工程实现36-47
4.1 浮点算法的定点化36-44
4.1.1 Q格式定标36-38
4.1.2 浮点函数到定点函数的转换38-43
4.1.3 信号缩减43-44
4.2 MIPS平台的移植44-45
4.2.1 Linux平台下交叉编译44
4.2.2 大小端转换44-45
4.2.3 地址对齐处理45
4.3 本章小结45-47
第五章 代码测试及性能优化47-65
5.1 代码正确性测试47-51
5.1.1 数据一致化测试47-48
5.1.2 波形对比48-51
5.1.3 音效评测51
5.2 代码性能测试51-55
5.2.1 代码执行时间51-52
5.2.2 资源占用情况分析52-55
5.3 代码优化55-63
5.3.1 编译器选项优化55-57
5.3.2 代码级优化57-63
5.4 本章小结63-65
第六章 总结与展望65-66
参考文献66-68
作者攻读学位期间发表的学术论文目录69
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