基于DSP的G．729語(yǔ)音編解碼器設(shè)計(jì)
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所謂零開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)是指處理器在執(zhí)行循環(huán)時(shí)，不用在循環(huán)終止的判斷、循環(huán)的跳轉(zhuǎn)及循環(huán)計(jì)數(shù)器的遞減上額外花費(fèi)時(shí)間。但這就要求編譯器必須知道初始值、更新和結(jié)束條件；循環(huán)體內(nèi)部不能調(diào)用函數(shù)；循環(huán)體內(nèi)不能包含break語(yǔ)句；循環(huán)表達(dá)式中不能含有隨循環(huán)體中的條件變化而變化的循環(huán)變量；循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)該遞減等。為了實(shí)現(xiàn)零開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)，本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C代碼進(jìn)行了大量?jī)?yōu)化，如在文件Qua_lsp．c中有如下循環(huán)：
優(yōu)化前后本段代碼所消耗的時(shí)鐘周期數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150672.htm
3．2．4 使用DSPLIB庫(kù)優(yōu)化
TMS320C54X系列提供的通用數(shù)字信號(hào)處理算法庫(kù)(DSPLIB庫(kù))包含有50多個(gè)通用的信號(hào)處理程序，全部由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，并可由C語(yǔ)言調(diào)用，方便C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程。在計(jì)算量大、對(duì)實(shí)時(shí)性要求又高的G．729中調(diào)用DSPLIB庫(kù)函數(shù)，對(duì)于提高代碼效率具有很大的意義。
DSPLIB幾乎包括了當(dāng)前已經(jīng)成熟的數(shù)字信號(hào)處理的大部分算法。如：FFT運(yùn)算、濾波與卷積運(yùn)算、自適應(yīng)濾波運(yùn)算、相關(guān)運(yùn)算、數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等。
3．2．5 指針尋址
在G．729算法中包含了大量數(shù)組元素的存取操作，ITU提供的標(biāo)準(zhǔn)代碼直接對(duì)數(shù)組進(jìn)行操作，使得浪在地址計(jì)算上的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)很大。若對(duì)數(shù)組采用指針尋址方式，可節(jié)省很多時(shí)間。而通常情況下數(shù)組又都應(yīng)用在循環(huán)內(nèi)部，指針尋址方式更加凸顯出了它的必要性。
除了以上幾種優(yōu)化方法外，使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)，合理利用暫存器，使用宏定義等也都對(duì)代碼的優(yōu)化起到很好的作用。
4 測(cè)試結(jié)果及性能分析
利用CCS提供的性能分析工具(profiler)對(duì)優(yōu)化前后的代碼進(jìn)行分析，在TMS320VC5416上實(shí)現(xiàn)一幀數(shù)據(jù)編碼所用的時(shí)間分別為96 ms與8 ms，其中TMS320VC5416的CPU時(shí)鐘頻率為160 MHz。對(duì)幾個(gè)主要函數(shù)優(yōu)化前后的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較，對(duì)比如表2所示。
分析結(jié)果表明，優(yōu)化后的時(shí)間比優(yōu)化前大大縮短，并嚴(yán)格控制在了10 ms以?xún)?nèi)，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。同時(shí)，將原始語(yǔ)音和重建語(yǔ)音的語(yǔ)音波形進(jìn)行對(duì)比，如圖4所示。觀察對(duì)比波形可知，編碼前后語(yǔ)音波形差別很小，重建語(yǔ)音基本保持了原始語(yǔ)音的信息。通過(guò)主觀聽(tīng)覺(jué)測(cè)試，重建語(yǔ)音清晰易懂，質(zhì)量較高，MOS主觀評(píng)分在4．0以上，并且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
5 結(jié)語(yǔ)
本文實(shí)現(xiàn)了基于DSP的語(yǔ)音編譯碼器設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)對(duì)ITU提供的G．729源代碼進(jìn)行了算法精簡(jiǎn)和代碼優(yōu)化，優(yōu)化后的代碼具有編碼效率高、占用資源少、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與源代碼相比，它的編碼效率提高了10倍以上，克服了源代碼難以應(yīng)用在實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
目前，該設(shè)計(jì)已經(jīng)應(yīng)用在本實(shí)驗(yàn)室的語(yǔ)音通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)語(yǔ)音實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相比，為學(xué)生提供了更先進(jìn)的語(yǔ)音編碼實(shí)驗(yàn)，模塊化的軟件設(shè)計(jì)也更適合學(xué)生的參與。同時(shí)，該系統(tǒng)采用通用的DSP硬件平臺(tái)，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多種語(yǔ)音編碼算法，為學(xué)生自主性學(xué)習(xí)提供了良好的條件。
評(píng)論