aac解碼算法詳解

1、AAC解碼算法原理詳解解碼算法原理詳解原作者：龍帥(loppp138@)此文章為便攜式多媒體技術中心提供，未經(jīng)站長授權，嚴禁轉載，但歡迎鏈接到此地址。本文詳細介紹了符合本文詳細介紹了符合ISOIEC138187(MPEG2AACaudiocodec)ISOIEC144963(MPEG4AudioCodecAACLowComplexity)進行壓縮的的進行壓縮的的AAC音頻的解碼算法。音頻的解碼算法。1、程序系統(tǒng)結構、程序系統(tǒng)結構下面是A

2、AC解碼流程圖：AAC解碼流程圖解碼流程圖在主控模塊開始運行后，主控模塊將AAC比特流的一部分放入輸入緩沖區(qū)，通過查找同步字得到一幀的起始，找到后，根據(jù)ISOIEC138187所述的語法開始進行NoislessDecoding(無噪解碼)，無噪解碼實際上就是哈夫曼解碼，通過反量化(Dequantize)、聯(lián)合立體聲（JointStereo），知覺噪聲替換（PNS）瞬時噪聲整形（TNS），反離散余弦變換（IMDCT），頻段復制（SBR）這

3、幾個模塊之后，得出左右聲道的PCM碼流，再由主控模塊將其放入輸出緩沖區(qū)輸出到聲音播放設備。2.主控模塊主控模塊主控模塊的主要任務是操作輸入輸出緩沖區(qū)，調用其它各模塊協(xié)同工作。其中，輸入輸出緩沖區(qū)均由DSP控制模塊提供接口。輸出緩沖區(qū)中將存放的數(shù)據(jù)為解碼出來的PCM數(shù)據(jù)，代表了聲音的振幅。它由一塊固定長度的緩沖區(qū)構成，通過調用DSP控制模塊的接口函數(shù)，得到頭指針，在完成輸出緩沖區(qū)的填充后，調用中斷處理輸出至I2S接口所連接的音頻ADC芯片

4、（立體聲音頻DAC和DirectDrive耳機放大器）輸出模擬聲音。3.同步及元素解碼同步及元素解碼同步及元素解碼模塊主要用于找出格式信息，并進行頭信息解碼，以及對元素信息進行解碼。這些解碼的結果用于后續(xù)的無噪解碼和尺度因子解碼模塊。AAC的音頻文件格式有以下兩種：ADIF：AudioDataInterchangeFmat音頻數(shù)據(jù)交換格式。這種格式的特征是可以確定的找到這個音頻數(shù)據(jù)的開始，不需進行在音頻數(shù)據(jù)流中間開始的解碼，即它的解碼必

5、須在明確定義的開始處進行。故這種格式常用在磁盤文件中。ADTS：AudioDataTransptStream音頻數(shù)據(jù)傳輸流。這種格式的特征是它是一個有同步字的比特流，解碼可以在這個流中任何位置開始。它的特征類似于mp3數(shù)據(jù)流格式。AAC的ADIF格式見下圖：3.6頭信息解碼頭信息解碼ADTS的頭信息為兩部分組成，其一為固定頭信息，緊接著是可變頭信息。固定頭信息中的數(shù)據(jù)每一幀都相同，而可變頭信息則在幀與幀之間可變。3.7元素信息解碼元素信

6、息解碼在AAC中，原始數(shù)據(jù)塊的組成可能有六種不同的元素。它們分別是SCE:SingleChannelElement單通道元素。單通道元素基本上只由一個ICS組成。一個原始數(shù)據(jù)塊最可能由16個SCE組成。CPE:ChannelPairElement雙通道元素，由兩個可能共享邊信息的ICS和一些聯(lián)合立體聲編碼信息組成。一個原始數(shù)據(jù)塊最多可能由16個SCE組成。CCE:CouplingChannelElement藕合通道元素。代表一個塊的多通

7、道聯(lián)合立體聲信息或者多語種程序的對話信息。LFE:LowFrequencyElement低頻元素。包含了一個加強低采樣頻率的通道。DSE:DataStreamElement數(shù)據(jù)流元素，包含了一些并不屬于音頻的附加信息。PCE:ProgramConfigElement程序配置元素。包含了聲道的配置信息。它可能出現(xiàn)在ADIF頭部信息中。FIL:FillElement填充元素。包含了一些擴展信息。如SBR，動態(tài)范圍控制信息等。3.8處理流程處

8、理流程(1).判斷文件格式，確定為ADIF或ADTS(2).若為ADIF，解ADIF頭信息，跳至第6步。(3).若為ADTS，尋找同步頭。(4).解ADTS幀頭信息。(5).若有錯誤檢測，進行錯誤檢測。(6).解塊信息。(7).解元素信息。4.無噪聲解碼無噪聲解碼無噪編碼就是哈夫曼編碼，它的作用在于進一步減少尺度因子和量化后頻譜的冗余，即將尺度因子和量化后的頻譜信息進行哈夫曼編碼。全局增益編碼成一個8位的無符號整數(shù)，第一個尺度因子與全局

9、增益值進行差分編碼后再使用尺度因子編碼表進行哈夫曼編碼。后續(xù)的各尺度因子都與前一個尺度因子進行差分編碼。量化頻譜的無噪編碼有兩個頻譜系數(shù)的劃分。其一為4元組和2元組的劃分，另一個為節(jié)劃分。對前一個劃分來說，確定了一次哈夫曼表查找出的數(shù)值是4個還是2個。對后一個劃分來說，確定了應該用哪一個哈夫曼表，一節(jié)中含有若干的尺度因子帶并且每節(jié)只用一個哈夫曼表。4.1分段分段無噪聲編碼將輸入的1024個量化頻譜系數(shù)分為幾個段（section），段內的

10、各點均使用同一個哈夫曼表，考慮到編碼效率，每一段的邊界最好同尺度因子帶的邊界重合。所以每一段必段傳送信息應該有：段長度，所在的尺度因子帶，使用的哈夫曼表。4.2分組和交替分組和交替分組是指忽略頻譜系數(shù)所在窗，將連續(xù)的，具有相同尺度因子帶的頻譜系數(shù)分為一組放在一起，共享一個尺度因子從而得到更好的編碼效率。這樣做必然會引起交替，即本來是以c[組][窗][尺度因子帶][系數(shù)索引]為順序的系數(shù)排列，變?yōu)閷⒊叨纫蜃訋南禂?shù)放在一起：c[組][尺