基于DSP的音频信号处理技术研究及应用

・８８・　科技论坛　基于ＤＳＰ的数字语音信号处理系统的设计　袁孟新　（大连民族学院，辽宁大连１１６６００）　摘要：本文以ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１０芯片为核心，设计了一种基于ＤＳＰ的数字语音信号处理系统。系统主要包括ＤＳＰ及其外围电路、模　拟数字转换电路和ＵＳＢ模板电路。利用该系统可实现模拟语音数字化，并对１６阶ＦＩＲ滤波和语音信号的端点检测仿真。仿真结果表明数　字语音信号处理系统性能达到了设计要求。　关键词：ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１０；＇ＦＩＲ滤波；端点检测　１概述　语音信号作为一个重要的研究领域，２０世纪６０年代中期形成的　系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅里叶变换等成　。在方法上，随着电子计算机的　发展，以往的以硬件为中心的研究逐渐转化为以软件为主的处理研究。　之后逐步发展起来的动态时间规整技术、线性预测技术、矢量量化技术　和隐马尔科夫模型等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与　完善，使得语音信号处理技术产生了突破陛的进展。目前，语音信号处　理发展日趋成熟，并被细化为语音识别、语音编码、语音合成、语音增强　等不同学科深入研究。设计一款基于ＤＳＰ的数字语音信号处理系统对　语音信号处理有重要意义。　２系统硬件设计方案　ＤＳＰ语音处理系统主要由ＤＳＰ芯片及其｜夕　围电路、ＡＤ转换电路和　ＵＳＢ模板电路三部分组成。首先系统利甩语：　输入设备（麦克）将采集的　模拟语音信号送人Ａ／Ｄ（ＴＬＣ３２０ＡＤ５０Ｃ）转换电路，将其转换成便于　ＤＳＰ处理的数字信号，并将转换所得数字信号送入ＤＳＰ等待处理；其　次，编制程序完成滤波和端点检测等语音信号处理的算法，并通过ＰＣ　机或语音输出设备展示处理后的语音信号。系统结构框图如图１所示。　图１数字语音信号处理系统硬件组成　３　ＦＩＲ数字滤波器算法的ＤＳＰ实现　本设计中采用窗函数法设计ＦＩＲ滤波器。ＴＭＳ３２０ｖｃ５４１０在指令　集和硬件结构上，对滤波器算法的实现，有专门的考虑。首先是在指令　中设置了ＭＡＣＤ指令，它的功能是将数据区的两个数相乘以后，再与累　加器中的值累加，运算结果仍保留于累加器中，而为下一次操作准备；　其次在硬件上，设计了间接寻址时的循环寻址功能，即将滤波器系数保　存于—个可循环寻址的数据缓冲区，寻址指针由低地址自动增长，当达　到缓冲区顶部时，自动返回低地址重新寻址，这样，配合单指令重复指　令ＲＰＴ，就可以快速实现卷积操作。程序设计流程图如图２所示。　图２滤波器程序设计流程图　４　ＦＩＲ滤波语音信号端点检测　语音信号一般可分为无声段、清音段和浊音段。无声段是背景噪声　段，平均能量最低；浊音段为声带振动发出对应的语音信号段，平均能　量最高；清音段是空气在口腔中的摩擦、冲击或爆破而发出的语音信号　段，平均能量居于前两者之间。清音段和无声段的波形特点有明显的不　同，无声段信号变化较为缓慢，而清音段信号在幅度上变化剧烈，穿越　零电平次数也多。经验表明，通常清音段过零率最大。端点检测就是首　先判断“有声”还是“无声”，如果有声，则还要判断是“清音”还是“浊音”。　为正确地实现端点检测，一般综合利用短时能量和过零率两个特征，采　用“双门限检测法”。　检测，采用了双门限检测法。图３　为孤立词“民院”的语音信号处理结果。　毛Ｌ一　一　：　一～　１０ｏ　２０Ｏ　４ＯＯ　ＳＯ０　６ｏ０　７ＯＯ　图３端点检测语音信号结果　５结论　文中设计了一种基于ＤＳＰ的数字语音信号处理系统，该系统可以　对语音信号进行分析处理，实验结果较理想，因此该系统的设计具有重　要的应用价值。　参考文献　【１］肖瑛，李振兴，董玉华，等．基于压缩传递函数的神经网络盲均衡算法　弹箭与制导学报，２００９，２９（１）：２５１—２５３．　［２］肖瑛，李振兴，董玉华，等．动态目标函数下的神经网络盲均衡算法研　究叽系统仿真学报，２００９，２１（１４）：４３３ｌ＿４３３４．　［３］肖瑛，董玉华．一种级联混合小波神经网络盲均衡算法　信息与控制，　２００９，３８（４）：４７９—４８３．　［４】肖瑛，冯长建．组合窗函数的短时傅里叶变换时频表示方法　探测与　控制学报，２０１０，３２（３）：４３－４８．　【５】肖瑛，李振兴．差异进化算法初始化的小波神经网络盲均衡ｍ电路与　系统学报，２０１０，１５（４）：２２—２６．　嘲肖瑛．并联滤波的常数模与判决引导融合盲均衡算法　声学学报，　２０１２，３７（５）：４９５—５００．　董玉华，张俊星．修正的解相关前馈神经网络盲均衡算法研究　大连　民族学院学报，２０１２，１４（５）：４６０—４６２．　［８］董玉华，肖瑛．基于￥３Ｃ２４４０的温度采集系统的实现Ⅱｌ数字通信，　２０１２，３９（３）：５５—５７．　许爽，索继东，赵继印，等．融合双向主成分分析的二维线性判别方法　大连海事大学学报，２０１　１，３７（３）￣３－７６．　【ｌＯｆｔＳ爽，索继东，赵继印，等．自动找点的掌纹图像定位分割方法叨．计算　机工程与设计，２０１１，９（３２）：３１０２—３１０５．　［１１　爽，孙炎辉，丁纪峰，等．基于ＡＲＭ的少数民族文字手写输入系统　设计　大连民族学院学报，２０１２，１４（５）：４５６－－４５９．　［１　２］姜明新，王洪玉，等．基于多相机的多目标跟踪算法【【ｌ自动化学报，　２０１２，３８（４）：４９７—５０６．　［１３倭明新，王洪玉，蔡兴洋，等．基于码本模型和多特征的早期烟雾检测　中国图象图形学报，２０１２，１７（９）：１　１０２—１　１０８．　【１　４］姜明新，王洪玉，沐方顺，等．基于视颇监控的违章停车检测算法　计　算机工程，２０１２，３８（１９）：１５１—１５３．　［１　５］李婷，邱天爽，唐洪，等．基于循环平稳特性的心音信号噪声评价指标　口ｌ计算机工程与应用，２０１２，４８（２４）：１０—１５．　ｏ　帕　∞　ｏ

理工学院

毕 业 设 计

学生姓名： 学 号：

专 业： 电子科学与技术

题 目： 基于DSP的语音分析系统

指导教师：

评阅教师：

2013年6月

河北科技大学毕业设计成绩评定表

姓 名 学 号 成 绩

专 业 电子科学与技术

题 目 基于DSP的语音分析系统

指导教师评语及成绩

指导教师：

年 月 日

评阅教师评语及成绩

评阅教师：

年 月 日

答辩小组评语及成绩

答辩小组组长：

年 月 日

答辩委员会意见

学院答辩委员会主任：

年 月 日

毕 业 设 计 中 文 摘 要

语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。语音信号处理是一门发展十分迅速、应用非常广泛的前沿交叉学科，同时又是一门跨学科的综合性应用研究领域和新兴技术。现代语音信号系统包括语音信号采集单元和语音信号处理单元，论文确定了相应的处理核心芯片：TMS320VC5402DSP。但语音信号处理有两个需要解决的问题，语音信号的时变性和直接进行傅里叶变换其运算量相当大。其解决措施是加窗函数。论文关于这部分的软件设计是在Code Composer Studio（简称CCS）环境下进行的。论文的结构是先介绍语音信号处理单元和语音信号采集单元，然后简单介绍语音信号处理系统的硬件电路，最后在CCS环境下进行语音信号的频谱分析。

关键词 语音信号 窗函数 DSP CCS

毕 业 设 计 外 文 摘 要

Title DSP-based voice analysis system

dsp控制器原理及应用

DSP控制器原理及应用

DSP控制器是指采用数字信号处理技术设计的控制系统中的一种关键组件。它主要应用于需要高性能数字信号处理的领域，如通信、音频、图像处理、汽车控制等。

DSP控制器的原理是基于数字信号处理技术，通过将模拟信号转换为数字信号，并利用高速的数值运算进行信号处理和控制。其核心是DSP芯片，它集成了高性能的数字信号处理器，具有强大的计算能力和灵活的编程控制能力。

在应用方面，DSP控制器的主要作用是实现对输入信号的数字化采样、滤波、变换和调节，从而得到所需的控制输出信号。它可以对信号进行实时处理，满足复杂的控制算法和多种控制需求。同时，DSP控制器还可与其他传感器、执行器等硬件设备进行接口连接，实现完整的控制系统。

在通信领域，DSP控制器可用于实现调制解调、编码解码、信号检测等功能，提高通信系统的传输质量和可靠性。在音频领域，它可以实现音频信号音乐合成、音频效果处理等功能，满足高保真音质要求。在图像处理领域，DSP控制器可以处理图像的采集、压缩、增强等任务，实现高质量图像输出。在汽车控制领域，它可以应用于发动机控制、车辆稳定性控制等方面，提高驾驶安全性和舒适性。

总的来说，DSP控制器的原理是基于数字信号处理技术，通过数字化信号的处理和计算，实现对输入信号的控制输出。在各个领域中，它都具有广泛的应用前景，可以提高系统的性能和功能。

毕业论文（设计）开题报告

论文题目：音频解码的DSP处理

学生姓名：

学 号： 0809810024

专 业： 应用物理

指导教师：

2012年4月3日

1．选题依据及研究综述

DSP 技术在音频处理领域的应用越来越广。目前，在很多语音处理系统中都用到了语音分析模块，采集现场的声音并存储起来对语音信号进行DSP处理，为确定最佳的语音压缩的方法和参数的选择提供依据。语音处理系统的实时性、功耗、体积、以及对语音信号的保真度都是很影响系统性能的关键因素。

随着数字信号处理技术的日益推进， IT领域的科技成果越来越普遍的应用于视音频领域并大大的推动了视音频科技的进步，其中DSP（Digital Signal Processor即数字信号处理器）在音频领域内的应用就是一个很好的例子。传统的模拟视音频产品如今逐渐退出，采用数字化技术及其相应产品已呈不可抵挡的趋势。数字化的视音频产品必将涉及将模拟信号转换成数字信号后加以传输的问题。而在这种转换的过程中需要做大量的数学运算，因此必须选择运算快速的微处理器才能完成实时(real-time)的数字信号处理。

2．课题的基本内容

DSP处理速度快，功耗低，性能好，基于TMS320C5416DSP芯片的语音存储容量大，具有很好的通信音质等特点，因此被广泛应用于很多领域中。本设计实现的语音分析系统具有如下优点：1．音频数据占用资源少2．音质通信级3．开发难度低4．语音芯片与DSP接口电路简单5．体积小。

在整个设计过程中，首先介绍了基于TMS320C5416DSP芯片的语音录放系统的工作原理，给出了整体设计方案和工作框图，然后给出了系统的硬件设计方案；在硬件设计中，采用了TLV320AIC23DSP芯片为核心音频录放接口器件，结合TMS320C5416DSP芯片，语音数据存储FLASH存储器等基本完成了语音录放器硬件的设计过程；最后介绍了基于TMS320C5416DSP芯片的语音录放系统的软件设计，软件部分主要是在CCS环境下用C语言编程实现。