语音信号的μ/A律压缩

　　μ/A律压缩解压编码是国际电报电话协会（CCITT，Consultative Committee forInternational Telegraph and Telephone）早推出的G．711语音压缩解压编码的一种格式的主要内容。其中欧洲和中国等国家采用A律压缩解压编码，美国和日本等国家采用μ律压缩解压编码。由于中国采用A律，本实例着重介绍A律压缩解压算法。图1是DSP硬件实现数据压缩解压的简单流程，DSP将传输来的压缩后的数据进行解压成16位或者32位，然后对解压后的数据进行分析、处理，将处理后的数据按照要求压缩成8位的数据格式输出到相应设备，供其他设备读取。

　　图1 数据压缩解压流程

　　图2是DSP将数据解压的值，DSP将压缩的8位数据解压成16位的DSP通用数据格式，其中高13位为解压后的数据，低3位补0。这是因为6．711的A律压缩只能对13位数据操作。DSP将解压后的数据放在缓冲串口的发送寄存器中，只要运行发送指令，缓冲串口就会将数据发送出去。缓冲串口对接收数据的解压过程和压缩过程完全相反。图3是μ律数据解压的示意图。

　　图2 A律数据解压

　　图3 μ律数据解压

　　DSP内部的缓冲串口（McBSPs）带有硬件实现的μ律／A律压缩解压，用户只需要在相应寄存器中进行设置就可以了。

　　在进行A律压缩时，采样后的12位数据，默认其位为符号位，压缩时要保持位即符号位不变，原数据的后11位要压缩成7位。这7位码由3位段落码和4位段内码组成。具体的压缩变换后的数据根据后11位数据大小决定。具体的编译码表如表2所示。

　　表2    A律数据压缩表

　　压缩后数据的位（第7位）表示符号，量阶分别为1、1、2、4、8、16、32、64，由压缩后数据的第6位到第4位决定，第3位到第0位是段内码。压缩后的数据有一定的失真。有些数据不能表示出，只能取接近该数据的压缩值。例如，数据125，压缩后的值为00111111，意义如下。

　　终结果为64＋4×15＝124

　　也可以使用缓冲串口实现对内部数据的压缩和解压，通过缓冲串口的自发自收功能，可以实现：

　　（1）将线性数据转换为相应的u律或者A律格式；

　　（2）将u律或者A律格式的数据转换为线性数据；

　　（3）通过线性数据的传输以及对这些数据的压缩和解压，评估压缩和解压过程中量化效应对数据的影响；

　　图4是利用缓冲串口对片内数据进行压缩和解压的两种实现方法，分别由DLB和non－DLB两条路径表示。

　　图4 DSP内部数据的压缩和解压

　　（1）DLB路径。缓冲串口设置为数字反馈环路，在RCOMPAND和XCOMPAND位中设定相应的压缩和解压方式。此时DSP仍然可以利用发送（XINT）和接收（RINT）中断或者是DMA的发送（XEVT）和接收（REVT）同步事件进行数据输入输出的同步控制。在这种方式下，压缩和解压的速度取决于设置的串行波特率。

　　（2）non-DLB路径。当缓冲串口的发送和接收端均对复位后，DRR和DXR只通过压缩和解压模块相连，数据不再经过RBR、XSR、RSR以及DR和DX引脚。数据按照RCOMPAND和XCOMPAND位中设定的方式进行压缩和解压，但此时不能产生DSP所需要的中断信号，也不能产生DMA需要的同步事件。但这种方法直接从DXR到DRR，压缩和解压的速度非常快。

　　语音信号的p／A律压缩程序如下：

　　程序实现将1～1024的1024个数据经过压缩然后解压恢复数据。图5是程序产生的1～1024的1024个数据。数据开始地址为0x5000单元，程序运行完个循环loop后可以得到这1024个数据，并继续运行完成程序。这些数据被程序改写成图6所显示的数据。程序对这些数据进行压缩和解压，解压后数据如图7所示，图中数据出现微小的阶梯状是由于解压后产生的量化误差，数据越大量化误差越大。

　　图5 程序产生的1024个数据

　　图6 程序改变后的1024个数据

　　图7 程序解压后的数据

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