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基于MCF5329的MP3解码算法优化设计及实现

2020-12-01阅读(837)

基于MCF5329的MP3解码算法优化设计及实现

论文摘要

MP3是MPEG-I的音频标准第三层压缩模式。其压缩比例高、音质失真小的特点,使之成为当前PC、网络、PDA上最为流行的音频格式。由于MP3应用的普遍性,因此对MP3的课题研究十分广泛。在嵌入式系统中实现MP3音频解码常见的有两种方案:一是硬件解码,即通过专用的MP3解码硬件进行解码。其特点是可以实现较高的性能和较低的功耗,但是可扩展性较差,不具备通用的处理能力。目前大多数商用MP3播放器使用的此种方案。另外一种是软件解码,即完全依赖于嵌入式微处理器或DSP的处理能力,通过MP3定点或浮点解码程序实现MP3解码过程。这就对嵌入式微处理器或DSP处理能力的要求比较高。特别是在实现复杂任务的嵌入式系统中,要求微处理器能够处理包括播放MP3在内的多个进程,就对微处理器的处理能力提出了更为苛刻的要求。本论文就是从软件解码的角度出发,在多任务的嵌入式平台上面实现MP3的解码。多任务平台就意味着实现单个任务占用处理器资源越少越好。这样就对MP3解码器的效率要求非常高,而原始的浮点代码需要的运算量极大,在大多数嵌入式系统中单任务实现都不能达到实时解码。所以对原始MP3浮点代码到定点代码的转换以及对转换后的代码进行优化是非常重要的。本论文对浮点代码定点化进行了严格的数值分析,以便尽量降低修改过程中带来的误差。从而保证了解码器最终实现具有良好的音质。在对代码进行优化的时候,除了算法级优化和高级语言级优化之外,还针对本项目实现的处理器MCF5329进行了汇编级优化。优化后的MP3算法的运算量仅是原算法的1/16,大大降低了算法的复杂度。MP3解码算法最终在目标板MCF5329EVB上完成了各项测试并实现。经过主观试听和解码输出波形比较,MP3解码算法在性能得到了巨幅提升的条件下仍然具有很好的解码质量。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 音频压缩技术的发展
  • 1.2 MPEG-1 layerIII 音频标准简介
  • 1.3 课题的意义以及本文所做的工作
  • 1.4 本论文的结构
  • 第二章 MP3 解码系统开发平台
  • 2.1 Screenphone 终端软件架构
  • 2.2 系统硬件平台MCF5329EVB
  • 2.3 系统软件平台
  • 2.3.1 μClinux 操作系统
  • 2.3.2 LTIB
  • 2.4 实时流协议—RTSP
  • 2.5 基于μClinux 操作系统的软件开发与调试
  • 第三章 MP3 解码算法
  • 3.1 MP3 文件格式
  • 3.1.1 MP3 文件格式简介
  • 3.1.2 桢头格式
  • 3.1.3 帧边信息格式
  • 3.1.4 主数据格式
  • 3.2 MP3 解码流程
  • 第四章 MP3 解码浮点代码定点化
  • 4.1 浮点代码定点化的意义
  • 4.2 浮点代码定点化
  • 4.2.1 定点与浮点
  • 4.2.2 数的定标
  • 4.2.3 基本数学运算的浮点到定点转换
  • 4.2.4 非线性运算问题
  • 4.2.5 浮点型变量的动态范围追踪
  • 4.3 MP3 解码浮点代码改定点代码
  • 4.3.1 定标值的确定
  • 4.3.2 递推法实现三角函数定点化
  • 4.3.3 MP3 解码浮点代码定点化过程
  • 4.4 定点解码器波形仿真
  • 4.5 MP3 定点解码器数据误差分析
  • 4.6 MP3 定点解码器效率测试
  • 第五章 定点MP3 解码C 代码集的优化
  • 5.1 优化层次介绍
  • 5.1.1 算法级优化
  • 5.1.2 高级语言级优化
  • 5.1.3 汇编级优化
  • 5.2 MP3 优化前解码性能分析
  • 5.3 MP3 解码算法级优化
  • 5.3.1 修正逆离散余弦变换模块的优化
  • 5.3.2 子带合成模块的优化
  • 5.3.3 反量化模块的优化
  • 5.4 C 代码级优化
  • 5.5 基于MCF5329 的汇编级优化
  • 第六章 基于MCF5329 的MP3 解码系统实现及仿真测试
  • 6.1 嵌入式系统中的MP3 算法实现方法
  • 6.2 基于MCF5329 的MP3 解码系统实现
  • 6.2.1 MP3 解码系统实现过程
  • 6.2.2 MP3 音频播放数据流控制
  • 6.2.3 MP3 与RTSP 模块的集成
  • 6.3 基于MCF5329 的MP3 解码器仿真测试
  • 6.3.1 测试环境
  • 6.3.2 测试平台搭建
  • 6.3.3 测试内容和结果
  • 第七章 结论与展望
  • 7.1 总结
  • 7.2 下一步研究方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历
  • 攻读硕士学位期间的研究成果

    • 相关论文文献

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