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 . کلمات کليدی 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 افزارCCS 86 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 - مراجع 103 - 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.
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 . کلمات کليدی 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 افزارCCS 86 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 - مراجع 103 - 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.