【硕士论文】基于DSP的音频解码器的研究与实现.pdf

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1、合肥工业大学硕士学位论文基于DSP的音频解码器的研究与实现姓名：王蓓蓓申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：薛方2000.3.1摘要基于DSP的音频解码器的研究与实现近年来，MP3的软、硬件播放器得到蓬勃发展，各种品牌也不断出现．但迄今为止还没有一套完全的软硬件相结合的国产品牌的MP3软硬件播放器，因此设计和实现一套软硬件完全集成，并能独立工作的软硬件播放器是很有意义的。7r本文提出了播放器的设计方案，对算法进行了分析，在DSP上实现了解码算法，并设计了DSP硬件电路板及网络接口。文中所设计的微型解码器，可从网

2、络或主机上下载音乐并播放，也可以与其它音响设备相集成。播放器的MP3音乐的主要来源是互连网和CD，或自己录制，经软件编码、压缩后下载到闪存卡中，然后再从闪存卡中播放，整个过程快速、易行。关键词：MP3、数字信号处理器、子带滤波、声学模型ResearchandDesignofMPEGAudioDecoderBasedonDSPAbstractAllthoughMP3playerhavebeendevelopingquicklytheseyears，thereisnoonemadeinourcountry．Soitisi

3、mportanttodesignandimplementaportableplayerwhichintegratesthehardwareandsoftware．Inthispaper，wepresentthedesi删ngarchitecture，analyseandimplementthealgorithmsonDSP，anddeveloptheDSPboardandnetworkinterface．TheplayerCaBdownloadandplaytheaudiofromnetworkorhostcompe

4、er，andcanintegratewithotheraudiodevice．TheMP3SOurCemaycomefrominternet,CD，orFlashmemory．Keywords：MP3，DSP，SubbandFilter,PsychoacousticsModel。撼懿避致谢在这两年多的学习和生活中，我得到了导师薛方、张寿广两位教授的精心指导和严格要．求。他们精湛的学术造诣、严谨的治学态度和对科学的执著追求深深地感染着我，并且永远激励我不断奋进。在此，我要向他表示衷心的感谢。在此，还要感谢ArrayIn

5、formati011＆techn0109YC0．所提供的支持和帮助。当然，此文的顺利完成也是与家人和朋友的关心和鼓励分不开的，在此向他们表示感谢。㈨⋯；i嶷自嵫瓤插图清单图2l声学模型屏蔽示意图图22MPEG-音频编码框图图2．3MPEG-音频解码器图2．4layer．3位流的帧结构图2．5解码算法流程图图2．6layer．3位流结构图3．1系统结构示意图图3．2芯片引脚示意图图33芯片内部结构示意图图34内存扩展电路图3．5STRB与ACK的握手示意图图3．6并串转换电路图3．7D／A转换电路图3．8立体声功放电路

6、图3．9串行D／A数据流时序图3．10UAKT串行通讯电路图3．1lGALl6V8状态转换图图4lMP3软件播放器图4．2均衡器界面图43播放列表界面第一章概论多媒体作为一项发明距今已有相当一段历史了，但一般的家庭电脑在音频和视频处理方面仍然不太理想。这是由于音频和视频数字化后带来了巨大的数据量，计算机不能以原始的数据流形式存储和传输它们。具有广播质量的数字化视频流要求100Mbit／s的传输速率，而具有CD音质的音频数据流则要求1．4Mbit／s的传输速率。因此，一段4分钟的音乐(通常一首歌的长度)就需要大约40兆

7、字节的存储空间。显而易见地，一些关于视频和音频的压缩算法是必需的，还需要比一般的计算机压缩方法更为专业的、效率更高的压缩算法，以适应不同的压缩内容。MPEG专家组已经公布了几个有关视频和音频的压缩算法。1996年秋季，MPEG的成员Fraunhofer公布了一个新的音频压缩算法—MPEG．1音频Layer．3。该压缩算法的压缩比达到10～12：1，且具有CD音质。这一突破意味着一首歌曲原来需要40兆字节的存储空间，现在只需3到4兆就可以了。这样一来，你就可以把音乐存放在硬盘中，或是比较容易地从Internet网上下载

8、音乐。专门用于PC机系统、Macintosh或Unix系统的进行解码和播放的程序也随之涌现。压缩标准MPEG-1／Layer3也很快流行起来。本文研究的目的是想利用MPEG．1／Layer3这一压缩标准设计一个微型的标准解码器。它可直接与网络相连，从网络或主机上下载音乐并播放。也可以被安装到其它音响设备上。本文提出了MP3播放器的设计方案，对算