CN101046961A - 一种基于波形的语音压缩、解压缩方法及电路 - Google Patents

一种基于波形的语音压缩、解压缩方法及电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及语音语音压缩编码技术领域,特别是一种基于波形的语音压缩、解压缩方法及电路。方法包括:(a)语音资料进行取样转换,产生PCM语音数据;(b)将每个采样点的8位线性PCM语音数据压缩成5位;(c)取若干个采样点,在这些采样点数据后增加一个5位控制字;(d)存储最后所得到的数据。装置包括:压缩的电路装置,由取样电路、A/D转换器、数据缓存器、压缩编码器、数据存储器组成。解压缩的电路装置,由数据ROM、解压缩编码电路、D/A转换器、扬声器驱动电路。

Description

一种基于波形的语音压缩、解压缩方法及电路
发明领域
本发明涉及语音语音压缩编码、解压缩技术领域,特别是一种基于波形的语音压缩、解压缩方法及电路。
技术背景
语音编码就是将模拟语音信号数字化,数字化之后可以作为数字信号传输、存储或处理,可以充分利用数字信号处理的各种技术。为了减小存储空间或降低传输比特率节省带宽,还需要对数字化之后的语音信号进行压缩编码,这就是语音压缩编码技术。
语音的压缩编码方法归纳起来可以分为三大类:波形编码、参数编码和混合编码。波形编码失真较小,数码率比较高,但编解码器简单。参数编码的编码速率可以很低,但音质较差,只能达到合成语音质量,其次是复杂度高,编解码器比较复杂。混合编码吸收了波形编码和参数编码的优点,从而在较低的比特率上获得较高的语音质量,但编解码器也比较复杂。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种语音压缩处理方法,特别是适用于小体积的录、放音应用上,能够进一步压缩所需要的语音资料储存空间,在不影响语音品质的条件上,简化算法,降低压缩编解码延时,提高存储器的使用效率。
根据上述目的,本发明提供一种基于波形的语音压缩方法,用以压缩经取样转换后的语音数字码。压缩过程主要包括以下步骤:
(a)语音资料进行取样转换,产生PCM(Pulse Code Modulation,码脉冲调制)语音数据;
(b)将每个采样点的8位线性PCM语音数据压缩成5位;
(c)取31个采样点,每31个采样点数据后增加一个5位控制字;
(d)存储最后所得到的数据。
解压缩时,先分组,每32个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保留符号位,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
如图1所示,采样点8位线性PCM语音数据中,b7为符号位,符号位是1,幅度为正,符号位是0,幅度为负;b6~b0位表示语音信号波形的幅度,其幅度范围从00到FF。压缩后保留第一位符号位b7,后7位数据则根据近似原则压缩成4位;并保留4位数据。具体数据压缩情况如图2所示。如情况一所示,当数据幅度为正,即b7=1时,压缩前数据为1000b3b2b1b0,后4位数据表示信号幅度,加上第一位符号位,保留5位数据;b7=0时,舍掉第2~4位数据。情况二时,压缩前数据有5位表示信号幅度——b4b3b2b1b0,舍掉低位b0,保留符号位及b4b3b2b1共5为数据。同样的,情况三、四均采用此种方法,保留符号位及表示信号幅度的高4位。这四种情况分别配给不同的5位控制字:00000、00001、00010、00011。若是每个采样点的压缩后数据都加上5位控制字,其位数甚至超过了压缩前数据长度。为了保证压缩效率,每32个数据为一组,其中包括31个采样点和一个控制字,这个控制字为31个采样点中幅度最大的数据所对应的控制字。这样既保证语音品质不会有太大损失,又可提高压缩比。
数据存储结构如图3所示。每31个采样点压缩后5位数据后加上一个控制字。本发明压缩的数据不限于31位,可压缩的数据为2n-1个,如63,127,255......,压缩后的数据加上一个控制字,以2n个数据为一组存入存储器中。n为自然数
解压缩时,先分组,相应的以2n个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压。对每个数据解压时,保留符号位,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
如图4所示,以32个数据一组为例,对解压过程进行说明。分四种情况:1、当控制字为00000时,表示其幅度位有且只有4位b3b2b1b0,符号位为1,在符号位后补000,符号位为0,在符号位后补上111,即解压后的数据为1000b3b2b1b0或0111b3b2b1b0;2、当控制字为00001时,表示其幅度位有5位b4b3b2b1b0,压缩时舍掉了低位b0,在解压缩的过程中,低位补0,保持符号位不变,将后4位数据解压缩还原成7位,根据控制字的不同,低位补上相应个数的0;根据符号位的不同,在高位补上相应个数的0或1。然后在符号位后相应的补上00或11,即解压后的数据为100b4b3b2b10或011b4b3b2b10;3、控制字为00010时,其幅度为6位b5b4b3b2b1b0,压缩时舍掉低位b1b0,解压缩时低位补上00,符号位后相应的补上0或1,即解压后的数据为10b5b4b3b200或01b5b4b3b200;4、控制字为00011时,其幅度为7位b6b5b4b3b2b1b0,压缩时舍掉低位b2b1b0,解压缩时低位补上000,即解压后的数据为1b6b5b4b3000或0b6b5b4b3000。这样,解压后数据与压缩前相比基本相同,只是幅度稍有变化,如图5所示。
本发明所述的基于波形的压缩方法,压缩后的声音基本可以达到七位PCM语音质量,满足录音、放音类产品的要求。压缩比在1.58左右。算法比较简单,因此编解码延时较短,当采样率为8KHz时,延时为4ms。
一种基于波形的语音压缩方法,压缩过程主要包括以下步骤:
(a)语音资料进行取样转换,产生PCM语音数据;
(b)将每个采样点的8位线性PCM语音数据压缩成5位;
(c)取压缩的数据为2n-1个采样点,在这些采样点数据后增加一个5位控制字;
(d)压缩后的数据加上一个控制字,以2n个数据为一组存入存储器中。
所述的基于波形的语音压缩方法,其具体步骤如下:
步骤1,采样点数据32位时,读入31个采样点数据,以31个采样点为一组,并判断是否有数据;
步骤2,判断采样点中幅度最大的数据的范围;
步骤3,根据其范围确定控制字,是否为00000,00001,00010或00011;
控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码;
步骤4,根据对应关系将数据压缩,保留第一位符号位,后7位数据则根据近似原则压缩成4位,最后共保留5位数据;
步骤5,将31个压缩数据和一个控制字存入存储器中。
所述的基于波形的语音压缩方法,其具体步骤如下:
步骤1,采样点数据64位时,读入63个采样点数据,以32个数据为一组,读入31个采样点数据,并判断是否有数据;
步骤2,判断采样点中幅度最大的数据的范围;
步骤3,根据其范围确定控制字,控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码;
步骤4,根据对应关系将数据压缩,保留第一位符号位,后7位数据则根据近似原则压缩成4位,最后共保留5位数据;
步骤5,将63个压缩数据和一个控制字存入存储器中。
一种基于波形的语音解压缩方法,其步骤如下:解压缩时,先分组,将2n个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
所述的基于波形的语音解压缩方法,其具体步骤如下:
步骤1,从存储器中读入2n个数据;
步骤2,判断是否有结束标志,即是否有控制字;
步骤3,判断控制字是否为00000,00001,00010或00011;
步骤4,根据控制字,按照其对应关系解压,根据控制字的不同,低位补上相应个数的0;根据符号位的不同,在高位补上相应个数的0或1,控制字对放大的倍数及端口状态进行解码;
步骤5,解压后的数据传送到D/A转换器。
所述的基于波形的语音解压缩方法,其具体步骤如下:解压缩时,解压缩为32位数据时,每32个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
所述的基于波形的语音解压缩方法,其具体步骤如下:
解压缩时,解压缩为64位数据时,每32个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
解压缩时,解压缩为64位数据时,每32个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
附图说明
图1是8位线性PCM语音数据图。
图2是压缩前后数据的对应关系,及其相对的控制字图。
图3是压缩后数据的存储结构图。
图4是解压前后数据对应关系图。
图5是压缩前与解压后数据幅度的变化图。
图6是压缩过程的电路装置图。
图7是解压缩过程的电路装置图。
图8是压缩过程的方法流程图。
图9是解压缩过程的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征、优点能更明显易懂,以下将就压缩和解压过程的实现方法加以详细说明。
图3表示压缩后数据的存储结构图。本发明以32个数据为例说明压缩后数据的存储结构。每32个数据为一组,前31个为压缩后的5位语音数据,第32位为5位控制字。将控制字作为解压时读出数据结束标志。本发明压缩的数据不限于31位,可压缩的数据为2n-1个,如63,127,255......,压缩后的数据加上一个控制字,以2n个数据为一组存入存储器中。n为自然数。对31位以上的数据,可以31位压缩数据结构为例,以每31个数据为一组来压缩数据。
图4是解压前后数据对应关系图。分四种情况:当控制字为00000时,表示其幅度位有且只有4位b3b2b1b0,符号位为1,在符号位后补000,符号位为0,在符号位后补上111;当控制字为00001时,表示其幅度位有5位b4b3b2b1b0,压缩时舍掉了低位b0,在解压缩的过程中,低位补0,然后在符号位后相应的补上00或11;同理,控制字为00010和00011时,方法相同。
图5是压缩前与解压后数据幅度的变化图。正弦波的波形幅度稍有变化。
如图6是压缩过程的电路装置。所示语音信号首先经过取样电路,以一定的采样频率进行模拟信号取样,得到相应的语音取样值,接着语音取样值利用A/D转换方式,将每一语音取样值转换成一组由0和1组成的二进制码,最简单的数字码格式,即为PCM码。然后对PCM码进行分组、压缩,并确定控制字。最后按组将所得数据存储到ROM中。
压缩电路装置,由取样电路、A/D转换器、数据缓存器、压缩编码器、数据存储器组成,压缩编码器包括数据移位器、控制字放大倍数编码器、控制字端口状态编码器,控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码,其中,数据缓存器的输出连接于数据移位器、控制字放大倍数编码器,控制字放大倍数编码器和控制字端口状态编码器连接于数据移位器。压缩电路中,取样电路、A/D转换器、数据缓存器、压缩编码器、数据存储器依次顺序连接。
解压过程如图7所示,将存储在MaskRom中的数据提取出来,解压后,经D/A转换器转换成模拟信号,再由扬声器放出。
解压缩电路装置图,由数据ROM、解压缩编码电路、D/A转换器、扬声器驱动电路、扬声器组成。解压缩编码电路包括数据移位器、控制字放大倍数解码器、控制字端口状态解码器,控制字对放大的倍数及端口状态进行解码,其中,数据ROM的输出分别连接于数据移位器、控制字放大倍数解码器、控制字端口状态解码器。解压缩电路中,数据ROM、解压缩编码电路、D/A转换器、扬声器驱动电路、扬声器依次顺序连接。
图8是压缩过程的方法流程图。其步骤如下:
步骤1,采样点数据32位时,读入31个采样点数据,以31个采样点为一组,并判断是否有数据;
步骤2,判断采样点中幅度最大的数据的范围;
步骤3,根据其范围确定控制字,是否为00000,00001,00010或00011;
控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码;
步骤4,根据对应关系将数据压缩,保留第一位符号位,后7位数据则根据近似原则压缩成4位,最后共保留5位数据;
步骤5,将31个压缩数据和一个控制字存入存储器中。
图9是解压缩过程的方法流程图。其步骤如下:
步骤1,从存储器中读入2n个数据;
步骤2,判断是否有结束标志,即是否有控制字;
步骤3,判断控制字是否为00000,00001,00010或00011;
步骤4,根据控制字,按照其对应关系解压,根据控制字的不同,低位补上相应个数的0;根据符号位的不同,在高位补上相应个数的0或1,控制字对放大的倍数及端口状态进行解码;
步骤5,解压后的数据传送到D/A转换器。

Claims (9)

1.一种基于波形的语音压缩方法,压缩过程主要包括以下步骤:
(a)语音资料进行取样转换,产生PCM语音数据;
(b)将每个采样点的8位线性PCM语音数据压缩成5位;
(c)取压缩的数据为2n-1个采样点,在这些采样点数据后增加一个5位控制字;
(d)压缩后的数据加上一个控制字,以2n个数据为一组存入存储器中。
2.根据权利要求1所述的基于波形的语音压缩方法,其具体步骤如下:
步骤1,采样点数据32位时,读入31个采样点数据,以31个采样点为一组,并判断是否有数据;
步骤2,判断采样点中幅度最大的数据的范围;
步骤3,根据其范围确定控制字,是否为00000,00001,00010或00011;
控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码;
步骤4,根据对应关系将数据压缩,保留第一位符号位,后7位数据则根据近似原则压缩成4位,最后共保留5位数据;
步骤5,将31个压缩数据和一个控制字存入存储器中。
3.根据权利要求1所述的基于波形的语音压缩方法,其具体步骤如下:
步骤1,采样点数据64位时,读入63个采样点数据,以32个数据为一组,读入31个采样点数据,并判断是否有数据;
步骤2,判断采样点中幅度最大的数据的范围;
步骤3,根据其范围确定控制字,控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码;
步骤4,根据对应关系将数据压缩,保留第一位符号位,后7位数据则根据近似原则压缩成4位,最后共保留5位数据;
步骤5,将63个压缩数据和一个控制字存入存储器中。
4.一种基于波形的语音解压缩方法,其步骤如下:解压缩时,先分组,将2n个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
5.根据权利要求4所述的基于波形的语音解压缩方法,其具体步骤如下:
步骤1,从存储器中读入2n个数据;
步骤2,判断是否有结束标志,即是否有控制字;
步骤3,判断控制字是否为00000,00001,00010或00011;
步骤4,根据控制字,按照其对应关系解压,根据控制字的不同,低位补上相应个数的0;根据符号位的不同,在高位补上相应个数的0或1,控制字对放大的倍数及端口状态进行解码;
步骤5,解压后的数据传送到D/A转换器。
6.根据权利要求4所述的基于波形的语音解压缩方法,其具体步骤如下:
解压缩时,解压缩为32位数据时,每32个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
7.根据权利要求4所述的基于波形的语音解压缩方法,其具体步骤如下:
解压缩时,解压缩为64位数据时,每32个数据分为一组,最后一个数据作为控制字,根据控制字来决定如何解压,对每个数据解压时,保持符号位不变,根据控制字来决定如何将后4位数据解压还原成7位语音数据。
8.一种基于波形的语音压缩的电路装置,其特征在于,压缩电路装置,由取样电路、A/D转换器、数据缓存器、压缩编码器、数据存储器组成,压缩编码器包括数据移位器、控制字放大倍数编码器、控制字端口状态编码器,控制字对控制放大倍数、端口状态进行编码,其中,数据缓存器的输出连接于数据移位器、控制字放大倍数编码器,控制字放大倍数编码器和控制字端口状态编码器连接于数据移位器,压缩电路中,取样电路、A/D转换器、数据缓存器、压缩编码器、数据存储器依次顺序连接。
9.一种基于波形的语音解压缩的电路装置,其特征在于,解压缩电路装置图,由数据ROM、解压缩编码电路、D/A转换器、扬声器驱动电路、扬声器组成,解压缩编码电路包括数据移位器、控制字放大倍数解码器、控制字端口状态解码器,控制字对放大的倍数及端口状态进行解码,其中,数据ROM的输出分别连接于数据移位器、控制字放大倍数解码器、控制字端口状态解码器,解压缩电路中,数据ROM、解压缩编码电路、D/A转换器、扬声器驱动电路、扬声器依次顺序连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102270262A (zh) * 2011-08-23 2011-12-07 复旦大学 集成电路仿真模拟波形压缩和解压缩方法及装置
CN102682772A (zh) * 2012-03-20 2012-09-19 华为技术有限公司 数据发送、接收方法及设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4727506A (en) * 1985-03-25 1988-02-23 Rca Corporation Digital scaling circuitry with truncation offset compensation
TW219416B (zh) * 1992-03-10 1994-01-21 Sony Co Ltd
IL130667A0 (en) * 1997-10-29 2000-06-01 Koninkl Philips Electronics Nv Device for encoding/decoding N-bit source words into corresponding N-bit channel words and vice versa
TW501099B (en) * 1999-08-13 2002-09-01 Koninkl Philips Electronics Nv Transmission of a digital information signal having M bit PCM samples
AU2002239052A1 (en) * 2002-03-25 2003-10-13 Allied-Telesis, K.K. Variable/fixed length data conversion method and device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102270262A (zh) * 2011-08-23 2011-12-07 复旦大学 集成电路仿真模拟波形压缩和解压缩方法及装置
CN102682772A (zh) * 2012-03-20 2012-09-19 华为技术有限公司 数据发送、接收方法及设备

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