基于MIPS的AAC实时多路解码器

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1、摘要MPEG．2AAC(AdvancedAudioCoding，先进音频编码)数字音频压缩标准，已经成为MPEG国际标准中音频编码的核心，引领着感知音频的发展方向。MPEG．2AAC是高保真音频编码标准中的一种。从编码原理的角度来看，它包含着多种新型高效的编码工具。主要有修正离散余弦变换(MDcT)、时域预测编码、瞬时噪声整形、无噪声编码等等。同时利用人耳的感知模型和统计理论，在尽可能保证音质重建的前提下，降低压缩编码码率。针对不同的应用领域和开发的软硬件条件，MPEG．2AAC提出了各种不同的分层框架，每个分层都有相应的编码工具，并且运算的复杂度和

2、要求的内存也互不相同。本文旨在基于单处理器基础上，对IV[PEG．2AAC音频编解码的模块进行理论研究和优化，同时开发出一种能够适应于多解码器应用场合的多功能解码系统。本文将MPEG．2AAC作为研究和分析对象，从理论上对AAC音频编解码中运算复杂度较高的模块：心理声学分析、滤波器组、无噪声编解码等进行了相关的研究和分析。而对于解码器而言，其中无噪声解码模块又是运算复杂度相对最高的。为了从算法层面上提高解码效率，本文对该解码运算模块应用了一种快速霍夫曼解码的算法，大大提高了整体的解码效率，为在单处理器上实现多路、实时解码提供了基础。另一方面，本文所设

3、计的系统是在基于实时码流的应用场合，因此对于MPEG．2系统层的传输包解码，是本系统设计的另一个重点和难点。文章详细介绍了MPEG-2系统层解码中至关重要的PCR时钟重建算法．并对算法进行了优化和实现。本文所设计的音频解码系统是基于SOC(SystemonChip，片上系统)的嵌入式系统，因此处理器的选择至关重要。文章引入了当今消费电子以及网络路由器、交换机中广泛使用的MIPSCPU作为本系统的解码芯片。本文中介绍了MIPS24KcCPU的体系结构以及流水线机制的指令系统，并介绍了在MIPSCPU上对嵌入式操作系统VxWorks的移植。最后设计出了整

4、个系统的软件框架，通过在仿真器上的软件仿真，得到了系统时钟校正、音频解码以及混音后处理之后的时域PCM仿真结果，验证了系统的正确性和稳定性。关键字：音频解码，嵌入式系统，混音AbstractMPEG-2AAC(AdvancedAudioCoding)digitalaudiocompressstandardhasbecomethecorealgorithmofhighqualityaudiocoderoftheMPEGnationalstandard，whichleadsthetrendoftheperceptualaudiocodingtechnol

5、ogy．MPEG-·2AACisoneoftheHi·Fiaudiocodingstandard,itcontainsmanystate—of-artscodingtools，includingModifiedDiscreteCosineTransform(MDCT)，TuneDomainPrediction,TemporalNoiseShaping,noiselesscodingand．SOon．Inthemaintime．psychoacousticmodelofhumanityauditorysystemandstatisitctheory锄-

6、eutilizedforgettingmaximumcompressbitratewiththepreconditionofperfectreconstructquality．Forthedifferentapplicationfieldsandsoftwareorhardwarearchitecture，MPEG一2AACisabletoprovidedifferentcodinganddecodingprofile，whichrequiresdifferentalgorithmcomplexity．BasedonsingleCPUprocessi

7、ng,thepaperanalysesandoptimizestheaudiocodinganddecodingcomponentofMPEG一2AAC，anddevelopsthemultiplefunctionaudiodecodingsystemforlotsofapplicationfields．TheMPEG·2AACisselectedastheresearchandanalysistarget．Thepaperanalysesthecodinganddecodingcomponentrequitinghighcomplexityalgo

8、rithmincludingpsychoacousticmodelfilterbank,quantizati