Real-time implementation of the 2.4kbps EHSX Speech Coder Using a DSPCore

This paper presents an efficient implementation of the 2.4 kbps EHSX(Enhanced Harmonic Stochastic Excitation) speech coder on a TMS320C6701$^{TM}$ floating-point digital signal processor. The EHSX speech codec is based on a harmonic and CELP(Code Excited Linear Prediction) modeling of the excitation signal respectively according to the frame characteristic such as a voiced speech and an unvoiced speech. In this paper, we represent the optimization methods to reduce the complexity for real-time implementation. The complexity in the filtering of a CELP algorithm that is the main part for the EHSX algorithm complexity can be reduced by converting program using floating-point variable to program using fixed-point variable. We also present the efficient optimization methods including the code allocation considering a DSP architecture and the low complexity algorithm of harmonic/pitch search in encoder part. Finally, we obtained the subjective quality of MOS 3.28 from speech quality test using the PESQ(perceptual evaluation of speech quality), ITU-T Recommendation P.862 and could get a goal of realtime operation of the EHSX codec.c.

을 이용한 2.4kbps EHSX 음성 부호화기의 실시간 구현

본 논문에서는 TI사의 부동소수점 DSP인 TMS320C6701$^{TM}$을 이용한 2.4kbps EHSX(Enhanced Harmonic Stochastic Excitation) 음성부호화기의 실시간 구현 방법에 대해서 논한다. EHSX는 4khz의 대역폭을 갖는 음성신호를 2.4kbps의 비트율을 갖는 압축 패킷으로 변환하는 부호화 방법으로, 유/무성음에 따라 하모닉(Harmonic) 여기 부호화 방법과 CELP 부호화 방법을 선택적으로 사용하는 구조를 갖는다. 본 논문에서는 이러한 EHSX의 실시간 구현을 위해 연산량의 큰 비중을 차지하는 CELP 분석의 코드북 검색부분과 일부 IIR 필터링 부분에 대한 고정소수점 변환 방법과, 부호화시 하모닉 검색 및 피치 검색방법에 대한 알고리즘 상 연산량 감소 방법, DSP의 구조를 고려한 코드를 배치방법 등 연산량을 감소시키기 위한 최적화 방법을 제시한다. 설계된 음성 부호화기는 PESQ(perceptual evaluation of speech quality) ITU-T Recommendation P.862를 이용한 음질 평가 결과로서 약MOS 3.28을 얻었으며, 실시간으로 압축 및 복원을 수행한다.