Projeto de desenvolvimento de um codificador de voz em fpga na linguaguem vhdl

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DESENVOLVIMENTO DE
UM CODIFICADOR DE
VOZ EM FPGA NA
LINGUAGEM VHDL

Laís Gabrielle Lodi
Prof. Daniel Custódio Coura, D.Sc.

INTRODUÇÃO
É muito comum o uso de softwares que permitem
a utilização da internet como canal de voz,
conhecida como VoIP (Voice over IP).
 Opção mais econômica para os telefonemas
internacionais e interurbanos.


FUNCIONAMENTO DE UMA LIGAÇÃO VOIP INTRODUÇÃO


Tipos de codificadores de voz:
Codicadores de forma de onda: bom desempenho em
taxas maiores que 15000 bits/s;
 Codicadores paramétricos: o codificador Linear
Predictive Coding, ou LPC, apresenta boa
inteligibilidade em taxas em torno de 1000 bits/s com
técnicas de interpolação e quantização vetorial.
 Codicadores híbridos:




A análise matemática não será abordadanesse
trabalho.

SISTEMA VOCAL HUMANO
O sistema produtor da voz humana é composto
pelos pulmões, laringe, traquéia, faringe e as
cavidades oral e nasal.
 Três processos principais: Mecanismo de fole,
geração de som e ressonância e articulação do
som.


SISTEMA VOCAL HUMANO

Durante o processo de
expiração, a glote é
parcialmente fechada,
dificultando a passagem
do ar ealterando o
volume de ar que passa
através dela. Essa
variação periódica
volumétrica excita o trato
vocal e produz sons
harmoniosos na
freqüência de vibração
das cordas vocais, ou na
frequência fundamental
(fo), atualmente
designada como
frequência de pitch. As
cordas vocais vibram e
emitem som através da
voz. Na ressonância, essa
voz é amplificada nas
cavidades da via aérea
superior dopescoço e
cabeça. O som emitido
sofre uma modificação
pela ressonância e
posteriormente pelos
movimentos dos
articuladores

SISTEMA VOCAL HUMANO

Forma de onda do som sonoro /a/.

SISTEMA VOCAL HUMANO

Forma de onda do som fricativo /f/ em /fa/.

SISTEMA VOCAL HUMANO

Forma de onda do som explosivo /p/ em /pa/.

DIGITALIZAÇÃO DA VOZ
O sinal de voz deve ser transformado emum
sinal elétrico para ser processado, ou
digitalizado.
 A digitalização pode ser realizada com o auxílio
de um microfone comum.
 Sinais digitais são mais fáceis de serem
processados.
 A digitalização consiste em:


Amostragem;
 Quantização;
 Codificação (ou representação binária).


VOCODER
Vocoder = Voice + Coder, ou codificador de voz.
 É um instrumento capaz desintetizar a voz.
 Conseguem diminuir a taxa de bits para a síntese
da voz.




Há uma diminuição na qualidade da voz sintetizada,
mas a inteligibilidade é mantida.

São muito úteis na área de telecomunicações,
para diminuir a quantidade de dados enviados.
 O codificador utilizado será o codificador do tipo
paramétrico.


CODIFICADORES PARAMÉTRICOS
Utilizará o modelo baseado naestrutura vocal
humana para a produção da voz.
 Diminui a taxa de bits, mantendo a
inteligibilidade, diminuindo a qualidade da voz.


A LINGUAGEM VHDL
Possui comandos condicionais, construtores para
variáveis, laços e funções, como C.
 É uma linguagem que possui comandos
condicionais, construtores para variáveis, laços e
funções
 Características da linguagem:


Case Insensitive; Identificador de 26 caracteres: Iniciam com letras.
Podem conter letras e sublinhados.
 Comentários iniciam com -



Os comandos são executados em paralelo como
um circuito digital real.

A LINGUAGEM VHDL


Bibliotecas e Pacotes:




Entidade:




Representa o sistema como um todo. É na entidade
que nomeamos as entradas e saídas do circuito.

Arquitetura:


Devem estar explícitos as bibliotecas e os pacotes que
serão utilizados para o funcionamento do programa.

Descreve o funcionamento do circuito. Uma
arquitetura pertence somente a uma entidade. Uma
entidade podem possuir várias arquiteturas.

Tipos de dados e Operadores:


Tipos bem definidos.

FPGA
Do inglês Field Programmable Gate Arrays, o
FPGA é um circuito integrado...
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