基于aacPlus v2的音频直播系统的设计与实现

论文摘要

随着人民生活水平的逐步提高，人们对信息的需求也日益增加，而音频直播就成为了人们及时获得各种信息的重要手段。目前，广播电台主要使用专业音频直播车或ISDN专线进行直播，这两种方式成本都较高且对直播地点选择有依赖性。因此，研究一种携带方便、低成本、对地点选择适应性强的音频直播系统对电台工作和人民生活质量的提高都有现实意义。基于电路交换方式的PSTN网是当前较廉价和普及的网络，它具有时延小、数据传输可靠和错误率低的优点，满足音频直播对实时性和可靠性的需要，缺点是其提供的模拟话音质量不能达到专业音频节目的质量要求。但随着音频压缩技术的提高，aacPlus v2在低码率下能够提供高音质音频，用aacPlus v2作为信源编解码方式，用Modem通信技术在PSTN网上传输数据能够完成音频直播任务，因此，论文结合这两者的优点给出了音频直播系统的解决方案。首先，论文分析了音频直播系统的功能和性能需要，根据系统可扩展性和可移植性的要求，采用了模块化方法进行系统总体设计，把系统分为录音模块、播放模块、编码模块、解码模块、传输模块、缓冲模块和总体控制模块，然后给出了模块层次关系图。在传输模块的设计中，为了使系统能工作在不同的传输网络上，论文设计了一套简单的实时传输控制协议来向上层提供统一接口而向下层兼容不同的传输方式，还阐述了传输协议中传输控制包的定义内容和传输控制算法的具体设计，从而使系统完成了实时传输、实时监测、实时控制任务，解决了直播系统在传输过程中自适应编码和断线异常处理这两个难点。其次，为了进行实时和低延时传输，必须要做到实时编解码，而未优化前的编解码模块不能达到实时要求，因此，在系统的实现中，论文具体阐述了aacPlus v2的优化方法。在算法优化上，对量化部分常用到的非线性函数整数开平方提出了一种新的定点快速算法；在代码优化上，给出了具体的优化方法及步骤。此外，论文还详细叙述了如何用多线程技术实现系统功能，给出了系统单线和双线应用模式下的实现方法，并对此两种模式做了系统测试，测试结果满足专业音频直播系统的各项指标。最后，论文在系统的嵌入式应用上也进行了初步研究，对aacPlus v2在ADSP-BF533上的实时实现给出了具体方法和初期研究成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 缩略字表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 音频直播的现状与未来发展
• 1.2.1 多媒体数据压缩及通信
• 1.2.2 音频直播的现状
• 1.2.3 音频直播的未来发展
• 1.3 论文的研究内容及章节安排
• 第二章 MPEG-4 aacPlus v2音频编解码算法
• 2.1 音频压缩编码
• 2.1.1 参数编码
• 2.1.2 波形编码
• 2.1.3 混合编码
• 2.2 MPEG音频压缩编码的发展
• 2.3 aacPlus v2算法主要模块分析
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 滤波器组
• 2.3.3 心理声学模型
• 2.3.4 时域噪声整型TNS
• 2.3.5 预测
• 2.3.6 联合立体声编码
• 2.3.7 量化与编码
• 2.3.8 频带复制技术（SBR）
• 2.3.9 参数立体声编码（PS）
• 第三章 Modem通信技术
• 3.1 串口通信基础知识
• 3.1.1 串口通信基本概念
• 3.1.2 RS-232C串口标准
• 3.2 Modem的基础知识
• 3.2.1 Modem的基本工作原理
• 3.2.2 Modem的功能
• 3.2.3 Modem的分类
• 3.2.4 Modem的速度
• 3.3 Modem通信的规则和标准
• 3.3.1 Modem状态
• 3.3.2 Modem命令/AT命令
• 第四章 音频直播系统的分析与设计
• 4.1 需求分析
• 4.2 系统设计
• 4.2.1 总体设计
• 4.2.2 模块定义与设计
• 4.2.2.1 录音模块
• 4.2.2.2 播放模块
• 4.2.2.3 编码模块
• 4.2.2.4 解码模块
• 4.2.2.5 传输模块
• 4.2.2.6 传输包与传输控制包模块
• 4.2.2.7 缓冲模块
• 4.2.2.8 总体控制模块
• 4.2.2.9 模块层次关系
• 4.2.3 传输协议定义
• 第五章 音频直播系统的实现与测试
• 5.1 系统的实现平台
• 5.1.1 系统的硬件实现平台
• 5.1.2 系统的软件实现平台
• 5.2 aacPlus v2编解码算法的实时实现
• 5.2.1 接口定义
• 5.2.2 代码修改
• 5.2.3 算法优化
• 5.2.4 代码优化
• 5.2.5 优化结果
• 5.3 系统功能实现
• 5.3.1 串口编程技术和AT命令
• 5.3.2 多线程编程技术在功能实现中的应用
• 5.4 系统实现的应用模式
• 5.5 系统测试
• 第六章 音频直播系统的嵌入式应用初步研究
• 6.1 音频直播系统嵌入式应用研究的意义
• 6.2 音频直播系统嵌入式应用现有条件
• 6.3 aacPlus v2音频编解码算法的DSP优化初步研究
• 6.3.1 定点ADSP-BF533简介
• 6.3.2 定点ADSP-BF533芯片上代码优化
• 6.3.3 aacPlus v2在ADSP-BF533上初步优化研究
• 第七章 工作与论文总结
• 7.1 工作总结
• 7.2 论文总结及工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间的学术成果