MPEG-2 AAC解码算法研究及其在DSP平台上的实现

论文摘要

作为目前最新和最有效的高保真数字音频编码手段之一,MPEG-2 AAC具有压缩比高、重建音频质量好、编解码过程模块化和声道配置灵活等特点,在数字声音的存储、多媒体的网络传输和数字音频广播等领域得到日益广泛的应用。因此,对MPEG-2 AAC进行研究和实时实现具有重要的意义。由于MPEG-2 AAC编解码的算法复杂度较高,对处理器的运算能力和存储空间都有着很高的要求。Diamond 330HiFi音频处理器是Tensilica公司开发的音频专用DSP,其针对音频处理所提供的系统配置和加速指令,为面临实时性要求的AAC解码器提供了良好的应用环境。本文的目的是在Diamond 330HiFi音频处理器开发平台上实现一个高效实时的MPEG-2 AAC音频解码器。首先阐述了MPEG-2 AAC的算法原理,对AAC解码器中的重要模块进行了详细的介绍。根据各模块的复杂度分析,对解码器的关键模块进行了算法上的优化,主要包括针对Huffman解码模块的多种快速算法的实现,针对量化模块和滤波器组模块的降低运算复杂度的优化等。在此基础上,针对Diamond 330HiFi音频处理器的硬件结构和指令特点,对Huffman解码模块和滤波器组模块的核心运算用音频引擎平台专用的扩展指令改写,使解码复杂度明显降低,大大提高了解码效率。最后的测试分析结果表明,在Diamond 330HiFi平台上优化后的解码器可以对码流进行正确解码,且保证了较好的主观音频质量。在该平台上实现实时解码需要86.13MHz的时钟。本文的研究工作实现了MPEG-2 AAC解码器在专用的音频处理DSP平台上的实时解码,对于AAC标准的研究、推广和应用具有一定的实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 音频压缩编码的产生
• 1.2 音频压缩编码的发展
• 1.3 音频压缩编码的原理
• 1.4 本文的任务与结构
• 第二章 MPEG-2 AAC算法原理
• 2.1 AAC分层框架
• 2.2 AAC的解码流程
• 2.3 AAC解码的关键模块
• 2.3.1 无噪解码
• 2.3.2 反量化
• 2.3.3 立体声解码
• 2.3.4 预测
• 2.3.5 时域噪声整形
• 2.3.6 滤波器组
• 2.3.7 增益控制
• 2.4 本章小结
• 第三章 Diamond 330HiFi音频处理器介绍
• 3.1 引言
• 3.2 Diamond标准系列处理器内核
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 Diamond处理器内核
• 3.2.3 Diamond系列处理器硬件结构体系及指令特点
• 3.3 Diamond 330HiFi音频处理器
• 3.3.1 Diamond 330HiFi音频处理器的硬件结构
• 3.3.2 Diamond 330HiFi音频处理器的特点和优势
• 3.3.3 音频指令总结
• 3.4 硬件平台的优化方法
• 3.4.1 编译器的使用
• 3.4.2 TIE指令优化
• 3.5 本章小结
• 第四章 解码器复杂度分析及算法优化
• 4.1 解码器复杂度分析
• 4.2 定点化处理
• 4.2.1 定点化
• 4.2.2 查表法
• 4.2.3 其它运算优化及优化结果分析
• 4.3 关键模块的算法优化
• 4.3.1 Huffman模块
• 4.3.2 反量化
• 4.3.3 滤波器组
• 4.4 本章小结
• 第五章 解码器在Diamond 330HiFi音频引擎上的优化
• 5.1 基于Diamond 330HiFi编译器的优化
• 5.2 关键模块的AE指令改写
• 5.2.1 Huffman解码模块
• 5.2.2 滤波器组模块
• 5.2.3 结果分析
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢