音頻編解碼算法及軟硬件協(xié)同設計研究.pdf

1、AAC(Advanced Audio Coding)是一種高質(zhì)量的音頻編碼標準,它是MPEG-2音頻的非向后兼容部分,也是MPEG-4音頻的核心.本文首先對心理聲學模型、濾波器組、量化和比特分配、預測編碼、時域噪聲成型等技術進行研究.在此基礎上,該文對AAC標準建議的編碼算法作出某些改進.其中的一些主要改進有:提出一種基于線性預測的比特分配算法,即利用幀與幀之間存在的相關性,根據(jù)前幾幀的比特分配信息初值預測出當前幀的比特分配信息初值,通

2、過合理設定比特分配信息初值,使得比特分配的迭代次數(shù)減少,從而節(jié)省了音頻編碼的運算量.此外,基于對心理聲學模型的分析,對心理聲學模型作若干近似,簡化的目的是為了用較少的比特編碼音頻數(shù)據(jù).其次,該文在分析軟硬件協(xié)同設計流程和AC3解碼算法以及RISC核Virgo上實現(xiàn)AC3音頻解碼的基礎上,擴展指令集增加特殊指令減少了AC3解碼的時間和解碼程序占用的空間.通過對AC3解碼匯編程序及其在Virgo核上運行的結(jié)果進行分析提取出占用CPU運行時間

3、較多的子函數(shù),再對這些子函數(shù)建立模型提取出關鍵操作并將其綜合成特殊指令,文中給出了這些指令的具體硬件實施框架和原理.最后,通過軟件上統(tǒng)計存儲空間和運行時間,硬件上對比添加指令硬件單元前后的綜合門數(shù)的軟硬件協(xié)同評估方法分析了添加指令后的系統(tǒng)性能.結(jié)果表明,添加指令硬件單元減少了指令匯編程序占用空間和程序運行時間,并從總體上減少了系統(tǒng)的硬件開銷.最后,該文依據(jù)多媒體SoC(System-on-chip)實時操作的要求,應用程序和數(shù)據(jù)盡量存放

4、在片上存貯器或高速緩存中,以加快處理速度.片內(nèi)存貯器件過多導致存貯器件的面積和功耗大大增加.該論文以AC3音頻解碼程序為例,提出了SoC中存貯優(yōu)化的一般方法.論文設計的MPEG-2系統(tǒng)集成解碼芯片是一個SoC,該SoC采用32位嵌入式RISC CPU核Virgo進行音頻AC3和TS流解碼的計算任務,并承擔SoC的管理;視頻解碼采用ASIC實現(xiàn).為減少系統(tǒng)的存貯耗費,針對AC3程序進行了存貯優(yōu)化,并提出了一種應用軟硬件協(xié)同設計的方法,即從