一种面向无线应用的音频编解码算法的实现和优化

论文摘要

无线传输技术日趋成熟,自从蓝牙的兴起无线传输技术与多媒体技术之间的关系也日益紧密。因此,开发专门面向无线应用的音频编解码算法将会有广阔的应用前景。本论文针对无线传输需求（低延迟、高压缩比和高音质）,根据音频压缩算法原理中基础的子带编码算法,设计了一款相对适合无线应用需求的压缩算法,并且（如蓝牙SBC）音质更高的音频编解码算法。该算法将在嵌入式硬件平台中实现并验证。本论文首先将介绍伴随无线传输技术的兴起而将可能带来的变化和嵌入式硬件的知识,而后对从数字声音和人耳听觉系统的特点开始介绍如何根据它们的这些特点对数字声音进行压缩以及一些主流的音频压缩方法。而后本文将致力于介绍算法的理论依据和原理、算法在硬件平台上的实现及优化依据算法在现有无限音频方案中验证的结果。本文算法基于子带编码原理,在蓝牙SBC的编码框架上应用了新的滤波器和独创的16子带的余弦调制方法,实现了声音的近似完美的重建。而后算法在32位MCU-CKA5102中实现并根据其硬件特点进行效率的优化,取得了较好的效果,提高了算法在该硬件平台上的执行效率。本论文算法根据市场需求,已应用于现有的无线音频方案中,并取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景
• 1.2 论文研究的内容和成果
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.2 研究成果
• 1.3 论文的章节安排
• 2 音频基本理论
• 2.1 声音与数字音频
• 2.1.1 声音及其特性
• 2.1.2 数字音频
• 2.2 人耳听觉系统
• 2.3 音频压缩编解码技术
• 3 算法的实现与优化
• 3.1 子带编码
• 3.1.1 频域编码
• 3.1.2 子带分解
• 3.2 蓝牙SBC 算法框架
• 3.2.1 SBC 介绍
• 3.2.2 分析滤波器组
• 3.2.3 比特分配和量化
• 3.2.4 SBC 算法的局限
• 3.3 本文算法音质的优化
• 3.3.1 针对分析滤波器组的优化
• 3.3.2 针对比特分配与量化的优化
• 4 算法在硬件平台上的实现及优化
• 4.1 硬件平台介绍
• 4.2 算法在硬件平台上的实现及优化
• 4.2.1 C 代码优化方案
• 4.2.2 汇编代码优化方案
• 4.2.3 优化结果
• 5 无线数字音频系统方案硬件平台
• 5.1 无线数字音频方案的总体介绍
• 5.2 数字音频编解码模块
• 5.3 USB 声卡模块
• 5.4 RF 传输模块
• 5.5 ADC 转换模块
• 6 无线数字音频系统方案软件设计
• 6.1 软件流程
• 6.1.1 主机端软件流程设计
• 6.1.2 从机端软件流程设计
• 6.1.2 RF 无线通信协议设计
• 6.2 关键函数接口说明
• 6.2.1 主机关键函数接口说明
• 6.2.2 从机关键函数接口说明
• 7 验证结果
• 7.1 系统整体延迟测试
• 7.2 系统实际信噪比测试
• 7.3 系统功耗测试
• 8 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
• 详细摘要