基于音頻專(zhuān)用DSP核的MPEG-2 AAC解碼器設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、AAC是一種低碼率、高保真的音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它的特點(diǎn)是：壓縮率高，最大可達(dá)20：1，音質(zhì)好，支持多種采樣率及48個(gè)聲道。相比于MP3、AC3等編碼標(biāo)準(zhǔn)，在相同音質(zhì)下 AAC的碼率更低，能有效節(jié)約傳輸帶寬。AAC在數(shù)字音頻的存儲(chǔ)、多媒體的網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)字音頻廣播等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。因此，研究和實(shí)現(xiàn)AAC解碼器具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前實(shí)現(xiàn)AAC解碼器的方式主要有兩種：基于通用DSP的實(shí)現(xiàn)方式和ASIC實(shí)現(xiàn)方式。本課題采用了基于

2、音頻專(zhuān)用DSP核的音頻解碼方式，這種方式是前兩種實(shí)現(xiàn)方式的折衷。音頻專(zhuān)用DSP核相比于通用DSP，具有更適合于音頻編解碼的專(zhuān)用架構(gòu)和專(zhuān)用DSP指令，它能在較低的頻率下滿足音頻編解碼的實(shí)時(shí)性要求；相比于ASIC實(shí)現(xiàn)方式，具有更好的靈活性，開(kāi)發(fā)周期較短，容易同時(shí)兼容多種音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。
　　本文首先分析了MPEG-2 AAC解碼器的各個(gè)模塊的算法原理。為達(dá)到解碼實(shí)時(shí)性的要求，在算法上分別對(duì)Huffman解碼和反量化算法進(jìn)行了優(yōu)化?；?/p>

3、Huffman碼表的特點(diǎn)，提出了一種新的快速Huffman解碼算法。該算法由Huffman碼字的首零位置來(lái)快速確定 Huffman碼字的碼長(zhǎng)，由碼字碼長(zhǎng)和該碼長(zhǎng)的初始碼字來(lái)確定該碼字在碼表中的位置，從而快速完成 Huffman解碼?；谠撍惴ǖ腍uffman解碼效率比C定點(diǎn)程序中的算法提高了30％；利用查表法和多項(xiàng)式逼近的方法實(shí)現(xiàn)反量化算法。算法優(yōu)化完成后，基于音頻專(zhuān)用DSP核的指令集并采用合理安排代碼順序、合理利用通用寄存器、減少函數(shù)

4、調(diào)用等匯編程序設(shè)計(jì)技巧，設(shè)計(jì)了AAC解碼器的解碼程序，其中 IMDCT的實(shí)現(xiàn)是通過(guò) DSP專(zhuān)用指令調(diào)用IMDCT硬件加速器來(lái)完成。最后，基于軟硬件協(xié)同驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)AAC解碼器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且在解碼時(shí)間、存儲(chǔ)資源消耗及解碼質(zhì)量上對(duì)AAC解碼器進(jìn)行了評(píng)估。利用Modelsim對(duì)采樣率為44.1KHz的AAC音頻文件中編碼最復(fù)雜的一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，解碼這幀所消耗的指令周期為233680個(gè)；存儲(chǔ)資源消耗了52.35KB；解碼器的信噪比與商用解