抗丢包宽带音频编码算法的研究和实现

论文摘要

随着有线和无线包交换网络的发展及其信道带宽的增加,人们希望用高质量音频通信代替传统的语音通信。而实时音频通信在实际运营中由于网络拥塞、信道干扰和噪声等原因,不可避免的面临丢包问题,从而导致音频的质量受到严重影响。由于这些问题还远未有效解决,所以压缩音频在有线和无线信道上的可靠传输日益得到重视。抗丢包宽带音频编码算法——LDX是一种新设计的面向实时通信的高质量音频编码算法。它使用的多描述编码是一种在不可靠网络中传输信息的信源编码技术,可以在不增加迟延的情况下,提供稳健的抗丢包的信源编码算法。本文首先介绍了LDX算法的基本原理,讨论了LDX音频编码器的关键技术,重点研究了抗丢包多描述算法以及算法的定点化、平台移植和优化。为了充分利用TMS320C64x系列定点DSP的优势,提高程序效率和运行速度,需要将原来开发的浮点LDX程序转换为定点LDX程序;同时,由于TMS320C64x系列DSP的有限寻址能力和对算法实时性的需要,使得我们必须在不影响音质的条件下,简化每个模块的运算。通过采用各种技术进行算法和平台方面的优化,大大降低了LDX算法的实现复杂度,提高了程序的运行速度,最终在单片TMS320DM642上实现了LDX编解码器算法。对该算法的定点结果和DSP运行结果进行分析和评估的结果从理论和实践两个方面论证了该定点编码算法可在提供高压缩比的同时保证重建音频信号的质量、具有很好的实用价值、并即将在实际通信系统中投入应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 感知音频编码原理概述
• 1.3 音频编码技术的发展
• 1.4 研究内容和主要成果
• 1.5 论文的结构安排
• 第二章 抗丢包宽带音频编解码算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 抗丢包宽带音频编码基本原理
• 2.2.1 时频分析技术
• 2.2.2 心理声学模型
• 2.2.3 立体声耦合处理
• 2.3 抗丢包宽带音频编码算法的抗丢包技术
• 2.3.1 多描述抗丢包音频编码算法框架
• 2.3.2 多描述抗丢包音频解码算法框架
• 2.3.3 标量量化双描述编解码算法
• 2.3.4 听觉剩余信号标量量化双描述编解码器的实现
• 2.4 本章小结
• 第三章 算法移植和优化
• 3.1 引言
• 3.2 TI DM642 DSP 及开发平台
• 3.2.1 TMS320DM642 简介
• 3.2.2 DM642 开发环境
• 3.3 抗丢包宽带音频编码算法的定点化
• 3.3.1 定点DSP 中的数据格式
• 3.3.2 数据定标
• 3.3.3 算法定点化流程
• 3.3.4 浮点算法定点化
• 3.4 抗丢包宽带音频编码定点算法的移植和优化
• 3.4.1 抗丢包宽带音频编码算法在DM642 平台的移植
• 3.4.2 编译选项的优化
• 3.4.3 利用restrict 关键字优化
• 3.4.4 针对循环的优化
• 3.4.5 提高CPU 的并行性
• 3.4.6 利用intrinsics 优化
• 3.4.7 利用指针代替数组优化
• 3.4.8 利用inline 优化
• 3.4.9 FFT 算法优化
• 3.5 本章小结
• 第四章 性能测试与分析
• 4.1 引言
• 4.2 音频质量评价标准
• 4.3 定点算法结果分析
• 4.3.1 音质测试
• 4.3.2 抗丢包性能测试
• 4.3.3 算法复杂度测试
• 4.4 DSP 实现结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果