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基于E2C编码算法的VOIP系统

作　者: 郑珂
导　师: 陈文智
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: VOIP 语音编解码器语音压缩算法脉冲编码(PCM) 自适应差分脉冲编码(ADPCM) G.711 G.723.1 G.726 G.729
分类号: TN916.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 52次
引　用: 3次
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内容摘要

当今的VOIP系统所使用的编码方法虽然获得了较好压缩效果,但过于繁琐,且压缩过程会对音质造成不同程度的损害。本课题以E2C编解码器为核心,设计了一个别致的嵌入式VOIP系统。论文首先讲述了VOIP的原理和体系结构,然后介绍了VOIP中的关键部件——编解码器,其中列举了当今一些主流的音频编码算法,并对这些算法做了简单的介绍和评价,接着详细阐述了E2C压缩算法。随后我们对该算法的性能进行了测试,使其工作于不同的通话环境下,使该算法的有效性得到了证明。最后介绍了基于E2C编解码器的VOIP系统——E—VOIP的架构及功能实现。其中该VOIP系统的亮点在于设计出了一种压缩思想别具一格的编码算法——EASY TO COMPRESS ALGORITHM,简称E2C。它的独特之处在于从更高的层次对语音数据进行压缩。传统的编解码器将每个8-BIT的音频数据压缩为更少的几个BIT,而E2C则是将一串N个BYTE的音频数据流压缩为少量的几个BYTE。除此之外,通常的压缩算法在提高压缩效果的同时,音质将受到不同程度的损害,压缩率越高损害越大,而E2C所作的压缩是在保证源音频数据可以被完好无损的还原的基础上的。同时,在无语音输入时,E2C的压缩效果将成倍的增大,有效的降低了静音时对带宽的浪费。 E2C由同值压缩(SVA)和小振幅压缩(LSA)两种压缩算法组成,可以方便的对A-LAW和M-LAW的PCM编码进行压缩。在整个工作过程中,该压缩算法压缩率是在不断变化的,在发言频率最高的时候,压缩率为58.4%。随着被测试端发言频率的降低,压缩效果在不断提高,最后压缩率达到了11.5%。在正常的交谈中压缩率为47.1%,比ITU的G.726压缩效果略好,而音质效果却和G.711一样。优异的语音质量,快捷的执行效率,较低的带宽占用是对E2C的最简明概括。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
1 绪论  6-10
  1.1 研究背景  6-9
    1.1.1 VOIP技术  6
    1.1.2 VOIP电话的原理  6-8
    1.1.3 VOIP中语音编解码器的作用  8-9
  1.2 论文结构  9-10
2 编解码器概述  10-24
  2.1 编解码器的用途  10
  2.2 编解码器的分类  10-11
    2.2.1 波形编码器  10
    2.2.2 声码器  10
    2.2.3 混合编码器  10-11
    2.2.4 E2C  11
  2.3 典型的编解码器  11-22
    2.3.1 波形编码器(PCM)  12-14
    2.3.2 自适应差分脉冲编码 ADPCM  14-19
    2.3.3 线性预测合成分析编码器  19-21
    2.3.4 后向自适应 LPAS编码  21-22
  2.4 编解码器的评价标准  22-24
3 E2C音频压缩算法  24-32
  3.1 第一步压缩:同值压缩(SVA)  24-26
    3.1.1 压缩思想  24-25
    3.1.2 压缩算法  25-26
  3.2 第二步压缩:小振幅压缩(LSA)  26-30
    3.2.1 压缩思想  26-27
    3.2.2 压缩算法  27-30
  3.3 二者的结合  30-32
4 对 E2C编解码器的测试  32-38
  4.1 测试项目  32
  4.2 测试结果  32-36
  4.3 总结  36-38
    4.3.1 对无声状态的压缩效果  36-37
    4.3.2 在语音输入较为繁忙时  37
    4.3.3 整体评价  37-38
5 基于 E2C编解码器的VOIP系统  38-58
  5.1 软件用途和技术特点  38
  5.2 运行环境  38-39
    5.2.1 硬件设备  38-39
    5.2.2 软件设备  39
    5.2.3 网络环境  39
    5.2.4 备注  39
  5.3 软件构成  39-42
    5.3.1 evoip.c  40
    5.3.2 network.c  40
    5.3.3 queue.c  40-41
    5.3.4 codec.c  41
    5.3.5 error.c  41-42
  5.4 系统结构  42-48
    5.4.1 服务器端  42
    5.4.2 客户端  42
    5.4.3 编解码器  42-43
    5.4.4 缓存队列  43-45
    5.4.5 缓存区  45-46
    5.4.6 通话过程中的数据流管理  46-48
    5.4.7 释放资源  48
  5.5 数据流程  48-50
  5.6 软件测试  50-54
    5.6.1 测试环境  50-53
    5.6.2 测试流程  53-54
    5.6.3 测试结果  54
  5.7 使用说明  54-58
    5.7.1 启动服务器端  54-56
    5.7.2 启动客户端  56-58
6 工作总结用途及前景展望  58-60
参考文献  60-62
致谢  62-63
附录(正常交谈时的统计数据)  63-70

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