MP3数字音频解码芯片VLSI设计研究.pdf

电子科技大学
硕士学位论文
MP3数字音频解码芯片VLSI设计研究
姓名:宋奇刚
申请学位级别:硕士
专业:微电子与固体电子学
指导教师:李平
20050428
摘要关键词:数字音频,,霍夫曼编码,饴肫鳎哟嗦耄琁数字音频信号的典型采样精度是位,⑻迳鵆糁噬音就需要大于坏氖萘俊5ü擞肕羝当嗦敕桨福梢越獵质的原始声音数据缩减到原来的十二分之一,而不会降低声音的质量。因此近年来,羝当嗦胨惴ù笫芑队谐∩细髦稚桃涤τ玫腟解码芯片也相继问世。这一类的芯片大多都是基于架构的处理器来实现对音频的解码,但是专用解码:卷片的解码器并不多见。专用解码芯片的解码器的解码速度比较快,更加利于实时解码,本文的研究目的就是设计实现饴氲淖ㄓ媒饴胄酒本篇论文首先重点研究了羝档层编码的算法标准,详细分析了压缩算法中的四个主要功能模块:子带滤波器组编码,生理声学模型,比特流量化与霍夫曼编码,帧数据流格式化。在此基础上设计实现解码器各个主要功能模块:霍夫曼解码器,比例因子解码器和逆量化器等。此外,在解码流程的各个模块应用了一些加快解码速度的硬件实现算法,一些逻辑方面的改进也可以进一步加快解码过程,这些对便携式的设备来说也是非常重要的。解码器的设计实现是基于疘的饴氡曜迹钪帐迪至酥要模块的设计并通过了这些模块的计算机功能仿真和验证。仿真工具用的是化公司的。
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签名:宝鸶日期:≯。。缉歹月签名:盗』丑:独创性声明关于论文使用授权的说明的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了,文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文扫描等复制手段保存、汇编学位论文。确的说明并表示谢意。导师签名日期:
第一章数字音频概论绪论号带宽扩展倍。另外—娜萘渴纸冢衷诖娲⒘孔畲蟮乃嫠层的一娜萘看笤际字节,这样对于未压缩的电视信号,前者仅声音是空气压力忽大忽小而使耳朵产生听觉印象。音频是声音的电子重现。一般来说,人耳能听到的声压变化范围是到H说牧礁龆淠在音频处理中分:单声道、双声道和多声道。顾名思义,单声道只有一个声源,双声道有硒个声源,多声道有多个声源。在所谓的声道中包括:左声道、中央声道、右声道、两个环绕声道再加上一个附加的超低音声道。声音是通过听觉来感知的,所以声音压缩不但与声音信号本身的特性有关,而且和听觉的特性也有关系。我们可以根据听觉的特性实现更好的音频压缩。听觉的重要特性就是听觉屏损害被屏蔽者的情况下由听觉感知的,其中,被屏蔽者由听觉信号的其他要素组成,这些要素虽然存在,但人的听觉系统并不能感知它们。由于被屏蔽的要素处于人类的感知领域之外,因此,在编码时可以利用它来实现压缩。屏蔽可分为频频率屏蔽发生在这种情况,即高电平音调使附近的低电平声音不能被人耳听到。例如:音调可以屏蔽比它只低几个分贝的囊舻鳌5逼德世屏蔽音调越远时,屏蔽效应减弱的速度就越快。可以这样解释这种效应,雪橇土的铃声可以屏蔽高音碰撞的声音,但不能屏蔽音鼓的声音。今天我们到处谈论着数字通信系统和网络;还有数字化的电影、电视、音乐、图像和声音。为什么要数字化呢蛭J中藕乓子诖娲⒑驮毒嗬氪洌且没有累积失真,数字化存储的信息纾阂衾可高品质地被还原。但是也有不利的一面,一些重要的信号,象声音、音乐、电视、电影的数字化需要每秒用更多的比特数去存储和传输,这样就造成了高成本。例如:表列出了几种重要信源信号的原始数据速率淳顾,当然这些数据只有与存储能力或选择的通信线路的传输率相比才有意义。为了对表的速率有个概念,我们可以音信号的传输比特率为庋淳顾醯托枰=ǖ缁暗纳粜够听到声音的三个属性:幅度、相位和时序,并进行比较,从而判断声源。所以蔽。为了方便说明,我们先提出一些术语。屏蔽者是信号的一部分,它主要是在率屏蔽和瞬态屏蔽。看以下情况:⒃种拥慕谀俊丛堕墼呈壹额鲤婴莶占丝进盟嚣
避灾髦锰饫鹇虢独瑈捅谌的优点。压缩是信源信号,如语音、静止图象、音乐或电视的有效的数字化表示。未压缩信源的大致比特率频率范围之内的声音这是我们十分感兴趣的一个压缩范