【精品】毕业论文设计基于DSP音视频矩阵控制的研究与实现

摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.1.1 音视频矩阵概述 (1)1.1.2 语音端点检测检测的作用 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 端点检测算法的国内外研究现状 (3)1.2.2 数字信号处理器(DSP)的发展状况 (4)1.3 本论文主要工作内容和任务 (5)第2章语音端点检测算法的分析及其优化 (7)2.1 语音分析的一般方法 (7)2.1.1 时域分析法 (7)2.1.2 频域分析方法 (8)2.1.3 语谱分析法 (9)2.1.4 语音端点检测算法的分析 (9)2.2 小波分析的基本理论 (11)2.2.1 连续小波变换 (12)2.2.2 离散小波变换 (13)2.2.3 多分辨率分析 (14)2.3 子带平均能量方差 (16)2.3.1 噪声与语音的频域差异 (16)2.3.2 利用小波分析进行端点检测 (19)2.3.3 实验结果比较 (23)2.4 小波系数方差 (24)2.4.1 语音的1/f小波模型 (24)2.4.2 小波系数方差算法实现 (27)2.5 算法优化及验证 (28)2.5.1 MATLAB仿真 (28)2.5.2 仿真结果 (30)2.6 本章小结 (32)第3章音视频矩阵控制系统的硬件设计 (33)3.1 系统整体设计 (33)3.2 TMS320C5402简介 (33)3.3 最小系统模块硬件设计 (34)3.3.1 电源电路 (35)3.3.2 时钟电路 (36)3.4 McBSP模块硬件设计 (36)3.4.1 多通道缓冲串行口 (37)3.4.2 语音接口芯片TLC320AD50C (39)3.5 音视频矩阵控制模块 (40)3.6 本章小结 (41)第4章系统软件实现 (42)4.1 软件开发工具介绍 (42)4.1.1 CCS的组成 (42)4.1.2 CCS的主要功能 (42)4.2 系统自举加载器的设计 (43)4.2.1 选择自举方式 (44)4.2.2 Flash的数据组织 (45)4.3 McBSP模块软件设计 (46)4.3.1 McBSP控制寄存器 (46)4.3.2 TLC320AD50C的控制寄存器 (48)4.3.3 McBSP模块驱动程序 (48)4.4端点检测的实现 (50)4.5 本章小结 (50)结论 (51)参考文献 (52)攻读硕士学位期间发表的学术论文 (55)致谢 (56)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义1.1.1 音视频矩阵概述音视频矩阵在系统中介于音视频源与显示或复用终端之间，负责将不同的音视频信号按用户的选择进行集中调控。

最简单的模拟音频矩阵系统是利用电子开关，来实现输入与输出的连接。

在现代多媒体会议室，为了满足不同演示场合的需求，通常会具备多种不同的音视频信号源和显示终端，矩阵就可以把提供信号源的设备的任意一路的信号送到任意一路的显示终端上。

根据使用的需要，也可以在不同的显示终端上同时显示相同或不同的视频源内容可以做到音频和视频同步或者不同步。

这样，既方便控制，又节约成本。

但是传统音视频矩阵的功能单一，也不具备扩展功能。

随着计算机多媒体技术和数字通讯技术的飞速发展，社会已进入了数字化时代。

语音技术和数字信号处理技术的不断发展使矩阵控制从模拟技术向数字技术发展，数字化网络化成为信号处理的必然趋势。

本文采用了语音端点检测的算法来实现音视频矩阵的智能语音控制[1]。

1.1.2 语音端点检测检测的作用语音端点检测(Endpoint Detection)，也被称为语音活跃检测（Voice Activity Detection，简称VAD），主要应用在语音处理中的语音编解码，语音识别、语音增强及语音监控等领域[2]。

计算机语音识别过程与人对语音识别处理过程基本上是一致的。

一个完整的语音识别系统可大致分为四部分：语音信号预处理，语音特征提取，声学模型与模式匹配，语言模型与语言处理。

语音识别的对象是语音信号，端点检测的目的就是在复杂的应用环境下的信号流中分辨出语音信号和非语音信号，并确定语音信号的开始及结束。

一般的信号流都存在一定的背景声，而语音识别的模型都是基于语音信号训练的，语音信号和语音模型进行模式匹配才有意义。

因此从信号流中检测出语音信号是语音识别的必要的预处理过程。

如图1-1所示[3]。

A/D 变换端点检测应用语音识别语音信号图1-1 语音识别系统流程图Fig.1-1 Speech recognition system diagram端点检测有两个过程：1．基于语音信号的特征，用能量、过零率、熵(entropy)、音高(pitch)等参数以及它们的衍生参数，来判断信号流中的语音/非语音信号。

2．在信号流中检测到语音信号后，判断此处是否是语句的开始或结束点。

在商用语音系统中，由于信号多变的背景和自然对话模式而更容易使句中有停顿（非语音），特别是在爆发声母前总会有无声间隙。

因此，这种开始/结束的判定尤为重要。

此外端点检测的目的还在于：1．减少识别器的数据处理量。

可以大量减少信号传输量及识别器的运算负载，对于语音对话的实时识别有重要作用。

2．拒绝非语音的信号。

对非语音信号的识别不仅是一种资源浪费，而且有可能改变对话的状态，造成对用户的困扰。

3．在需要打断功能的系统中，语音的起始点是必须的。

在端点检测找到语音的起始点时，系统将停止提示音的播放，完成打断功能。

在现代通信技术中，凡是涉及到语音通信的，都需要应用到语音端点检测这一技术，并且这一技术的重要性不仅体现在日常语音通信中，更体现在科研和国防建设上。

在科研领域，如3G手机等通讯产品的研发上，这一技术是不容回避的问题，要求在不影响接收语音信号质量的前提下，尽可能地降低静音段的数据传输率，此时精确的端点检测就非常必要。

另外，有关国家安全保密工作，常需对某些通信线路进行监控，在对众多的线路进行监控时，为了节约人力物力并且不遗漏可疑信息，语音端点检测起到了至关重要的作用。

由此可见，语音端点检测技术己经成为语音信号处理领域的重要课题之一，具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。

1.2 国内外研究现状1.2.1 端点检测算法的国内外研究现状语音端点检测算法经过几十年的发展，产生了很多方法，而且随着语音技术在现代科学中的重要性不断增大，也不断的有新方法被提出来满足需要。