ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΟΜΙΛΙΑΣ ΜΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ ΣΕ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΧΡΟΝΟ

Abstract

Η ΠΑΡΟΥΣΑ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΚΠΟΝΗΘΗΚΕ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΑΠΟ ΤΟ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟ 1988 ΕΩΣ ΤΟΝ ΙΟΥΛΙΟ 1993. ΚΑΤΑΠΙΑΝΕΤΑΙ ΜΕ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥΣ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΟΜΙΛΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ, ΟΙ ΟΠΟΙΟΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΙ ΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΧΡΟΝΟ. ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΟΜΙΛΙΑΣ, ΓΙΝΕΤΑΙ ΧΡΗΣΗ ΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΩΝ ΣΧΕΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΑΡΜΟΖΟΝΤΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΑ, ΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΥΠΟΔΙΑΣΤΟΛΗΣ ΣΤΟ MOTOROLA DSP56000/1. ΣΕ ΑΥΤΟΥΣ ΤΟΥΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥΣ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΤΑΙ ΚΑΙ ΜΙΑ ΝΕΑ ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΩΝ LSPS (LINE SPECTRUM PAIRS). ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΙΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ, ΔΥΟ ΝΕΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ PITCH (PDAS), ΠΟΥ ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΝΤΑΙ, ΕΙΝΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΙ ΓΙΑ ΑΠΟΔΟΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΕΙΤΕ ΜΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΥΣ ΕΙΤΕ ΜΕ ΕΙΔΙΚΟΥ ΣΚΟΠΟΥ DSPS. ΟΝΟΜΑΖΟΝΤΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΛΙΜΑΚΩΣΗΣ ΑΥΤΟΣΥΣΧΕΤΙΣΗΣ ΚΑΙ TMDF. ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΕΤΑΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΓΙΑ PDAS, ΟΙ ΟΠΟΙΕΣ ΝΑ ΔΙΑΤΗΡΟΥΝ ΧΑΜΗΛΗ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ. ΓΙΑ ΤΗΣΥΓΧΡΟΝΗ ΩΣ ΠΡΟΣ PITCH ΤΜΗΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ (ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ), ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΤΑΙ ΕΝΑΣ ΤΑΧΥΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ ΤΩΝ ΧΡΟΝΩΝ. ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥΣ, ΠΛΗΘΟΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΥΛΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΣΕ ΓΛΩΣΣΑ ASSEMBLY ΤΟΥ DSP56000/1. ΟΙ ΧΡΟΝΟΙ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΤΟΥΣ ΕΙΝΑΙ ΠΟΛΥ ΜΙΚΡΟΙ ΚΑΙ ΕΤΣΙ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΜΙΑ ΚΑΛΗ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗΣ ΠΟΛΛΩΝ ΚΑΝΑΛΙΩΝ ΟΜΙΛΙΑΣ ΜΕ ΕΝΑ ΜΟΝΟ DSP (6-10 ΚΑΝΑΛΙΑ ΓΙΑ SINGLE-PITCH LPC ΤΟΥΛΑΧΙΣΤΟΝ). ΣΤΙΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΑ ΠΡΩΤΟΤΥΠΑ ΣΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣΑΝΑΦΟΡΕΣ [TSAK88-TSAK 94], ΕΚΤΟΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΠΑΝΩ, ΣΧΟΛΙΑΖΟΝΤΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΚΑΙΣΥΓΚΡΙΣΕΙΣ ΤΟΥ TI TMS320C25 ΚΑΙ ΤΟΥ DSP56000/1.

THIS DOCTORAL DISSERTATION HAS BEEN WORKED OUT IN THE ELECTRONICS LABORATORY, PHYSICS DEPARTMENT, UNIVERSITY OF PATRAS, GREECE, DURING DECEMBER 1988 - JULY1993. IT DEALS WITH ALGORITHMS FOR PARAMETER CODING OF SPEECH, WHICH ARE SUITABLE FOR REAL-TIME IMPLEMENTATION. USE OF THE WIDELY KNOWN LPC (LINEAR PREDICTIVE CODING) METHOD IS MADE FOR THE REPRESENTATION OF THE HUMAN SPEECH PRODUCTION. SYNTHESIS FILTERS AND THE RESPECTIVE ANALYSIS PROCEDURES FOR EXTRACTING THE NECESSARY PARAMETERS ARE SELECTED AND SUITABLY ADAPTED FOR IMPLEMENTATION WITH FIXED-POINT ARITHMETIC ON THE MOTOROLA DSP56000/1. A NEW ALGORITHM FOR LSPS (LINE SPECTRUM PAIRS) SOLUTION IS ALSO INCLUDED. CONCERNING THE EXCITATION PARAMETERS INVOLVED IN LPC BASED SYNTHESIS, TWO NEW PDAS (PITCH DETERMINATION ALGORITHMS) ARE DEVELOPED FOR EFFICIENT REAL-TIME IMPLEMENTATION WITH EITHER PROGRAMMABLE OR SPECIAL PURPOSE DSPS. THE PDAS ARE CALLED THE SCALED AUTOCORRELATION AND THE THRESHOLD-BASED MAGNITUDE DIFFERENCE FUNCTION (TMDF) METHODS AND LOW-DELAY POSTPROCESSING TECHNIQUES ARE INCLUDED AS WELL. CONCERNING THE PITCH SYNCHRONOUS SEGMENTATION PRIOR TO THE ANALYSIS, A FAST TIME-DOMAIN ALGORITHM IS PRESENTED. MANY ALGORITHMS, THAT ARE SUITABLE FOR MULTIPLE SPEECH CHANNEL LPC VOCODERS, ARE IMPLEMENTED ON THE DSP56000/1, AFTER APPROPRIATE OPTIMIZATION, RESULTING IN VERY LOW EXECUTION TIMES, SO THAT A FAIR MULTI-CHANNEL CAPABILITY IS OBTAINED ON A SINGLE-CHIP DSP (6-10 CHANNELS). A SINGLE-PITCH LPC CODING SCHEME FOR FIXED/VARIABLE BIT-RATE IS PRESENTED IN ACCORDANCE TO THIS APPLICATION. (ABSTRACT TRUNCATED)