近年来,伴随着数字信号处理技术的快速发展,语音编解码技术也在不断的进步。语音信息通过编码进行压缩,降低信息流在信道传输中所占带宽和在存储器中占用的空间。压缩比、算法复杂度、信噪比等是衡量一种算法的最基本指标。各种编码算法的研究和深入,使得现代通信领域的语音质量达到了一个前所未有的水平。
自适应差分脉冲编码调制算法(ADPCM)采用了先进的自适应量化和自适应预测技术,在脉冲编码调制(PCM)的基础上进一步压缩,是波形编码方式中性能最优的一种算法。ADPCM算法的复杂度不是很高,易于硬件实现。目前的语音系统大多是采用专用编码芯片或者是在DSP平台实现,其性能好,系统成本也高,在一些低端的语音通信领域不是一种经济可选的方案。单片机是一种廉价、高效、可靠的微型控制器件,在目前的电子领域有着广泛的应用。本论文尝试在PIC16C72单片机上实现上述高性能的ADPCM语音编码系统,以满足实际工程中低能耗、低成本、低带宽、高质量的低速语音通信的需要。
本论文首先从语音编解码的现状考虑,阐述了课题的研究背景,分析了此课题研究的目的和意义。其次详尽的叙述了语音编码从发源至今漫长的发展历史,概括性的介绍了目前常用的几种编码方式的原理和各自的特点,同时介绍了编码速率、主客观评价体系和编码延迟等一系列语音编码质量评价方法,探讨未来语音编码发展的方向。然后详细的阐述了ADPCM的编码原理,由一般的抽样量化一步步改进到自适应预测自适应量化的ADPCM。最后通过对系统架构各模块仿真分析验证,程序软件设计,搭建了以单片机PIC16C72为核心的ADPCM语音编解码系统,最后对该语音系统进行性能测试,经测试,该语音系统误差较小,具有很好的效果。
本文在系统搭建过程中所采用的低通滤波器是根据仿真结果折中考虑选择的一种,实际中肯定会有更好的滤波器可应用在语音系统中,因此基于单片机的语音编解码系统还有待进一步的研究,相信性能会越来越好。
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