音频编码算法的研究与基于DSP的LD-AAC编码器的实现

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音频编码技术在现代多媒体技术中占据相当重要的地位,在网络音频、数字声音广播和家庭AV影院中音频编码技术都有广泛的应用。在音频编码标准方面,MPEG组织推出的音频编码标准应用广泛,其中MPEG-4中的LD-AAC(Low Delayed Advanced Audio Coding)是为满足诸如网络实况转播等需要语音延时小的需求而发展起来的高级音频编码技术。在硬件方面DSP-PNX 1500是PHLIPS公司推出的集音频、视频和图形体的媒体处理芯片,它是一种高性能的32位VLIW处理器。PNX1500不仅性能高效而且可以同时处理多个数据流,这就使得它在诸如电视会议、PVRs和可视电话等方面有着广泛的应用。 本文的工作主要是: (1)介绍了MPEG-2/4中的音频编码算法、LD-AAC编码器和多媒体处理专用DSP --PNX1500的相关知识,给出了在PNX1500上进行优化的经典例子。 (2)改进了音频编码中使用到的加正弦窗的CIVIDCF快速算法,在音频编码中, CMDCT作为一种时频分析工具已经越来越多的被采用。本文针对基于正弦窗的 CMDCT提出—种新的快速算法,相对其他文献使用的方法,本文提出的力法明显地降低了运算量。 (3)针对MP3中12点MDCT/IMDCT(Inverse Modified Discreet Cosine Transform)提出了—种新的实现方法。MDCT(Modified Discreet Cosine Transform)作为TDAC(Time Domain Aliasing Cancellation)的重要组成部分,已被广泛的应用在音频编码领域,本文给出了在MPEG-1和MPEG-2的第三层(MP3)音频编码中12点MDCT/IMDCT(Inverse Modified Discreet Cosme Transform)的新的实现方法。与其他文献中的方法相比,本文的方法运算量更小。 (4)针对输入样点数N不为2的整数次幂的隋况,提出了—种新的MDCT快速算法,该算法普遍适用于MPEG-1/2/4中输入样点数N不为2的整数次幂的MDCT/IMDCT变换。同时作为例子,本文给出了MPEG-4中的LD-AAC(Low Delay Advanced Audio Coding)中的960点MDCT/IMDCT变换和MPEG-1中Layer-Ⅲ(MP3)的12点MDCT/IMDCT的完整计算过程。 (5)针对现在DSP上流行的浮点转定点运算精度问题,基于两个定理和证明了两个推论,并依据这些定理和推论改进了现有的8×8DCT快速算法,提出了一种新的适合VLIW的定点8×8DCT快速算法,该算法充分利用了VLIW结构的并行特点,使DCT算法的计算速度大幅度提高,并且计算精度也有大的提高。 (6)用C语言实现了LD-AAC编码器和解码器,并在PNX1500上进行了部分优化。
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