面向數(shù)字電視信源解碼芯片的音頻算法研究與實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著芯片集成度的飛速提高,集成電路的設(shè)計已經(jīng)進入SOC時代.數(shù)字電視是在模擬電視的基礎(chǔ)上,為了達到高分辨率的圖象質(zhì)量性能而發(fā)展起來的,數(shù)字電視信源集成解碼芯片是數(shù)字電視接收機的一個關(guān)鍵部分.本文以數(shù)字電視信源集成解碼芯片中的音頻解碼為設(shè)計目標(biāo),從信源解碼中各模塊的算法級聯(lián)調(diào)和FPGA驗證入手,在深入研究音頻解碼算法并對其進行改進的基礎(chǔ)上,具體提出了基于RISC核的數(shù)字電視(for DVB)音頻解碼設(shè)計策略.信源集成解碼芯片的設(shè)計,就是將

2、系統(tǒng)層、視頻和音頻的解碼算法映射到處理器設(shè)計空間的過程.把TS流解復(fù)用、視頻解碼和音頻解碼集成到一塊芯片上,并嵌入RISC核來負責(zé)整個系統(tǒng)控制和部分算法任務(wù),是當(dāng)今數(shù)字電視信源解碼芯片設(shè)計的趨勢.在我們的數(shù)字電視信源解碼芯片設(shè)計方案中,也采用了把TS流解復(fù)用、視頻解碼和音頻解碼集成到一塊芯片上的解決方法,內(nèi)嵌的cpu是ARM920T RISC核,用來負責(zé)系統(tǒng)總控,并承擔(dān)TS流解復(fù)用和音頻解碼任務(wù).本文提出了TS流解復(fù)用、視頻解碼和音頻解

3、碼三個模塊的C語言聯(lián)調(diào)策略,著重介紹了音頻聯(lián)調(diào)程序的具體實現(xiàn)方案,并提出了基于Altera FPGA的信源解碼器仿真驗證方案目前國際和商業(yè)上通用的音頻編碼方法有很多,例如:MPEG-1 LayerⅢ(MP3)、MPEG-2 LayerⅠ LayerⅡ、MPEG-2 AAC、Dolby AC-3、MPEG-4 AAC等.而應(yīng)用在數(shù)字電視主流制式中的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)是:歐洲D(zhuǎn)VB標(biāo)準(zhǔn)中的MPEG-2 audio layerⅠ、layerⅡ;美國

4、ATSC標(biāo)準(zhǔn)中的AC-3以及E-AC-3.本文在研究DVB音頻算法標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,指出了子帶綜合濾波器組占整個音頻解碼中的絕大部分運算量,分析了MPEG標(biāo)準(zhǔn)中所建議的子帶綜合濾波算法的缺陷,通過對標(biāo)準(zhǔn)附錄中的常系數(shù)表的觀察,根據(jù)它們存在對稱性和數(shù)據(jù)重復(fù)的特點進行了優(yōu)化,使得對合成窗系數(shù)表和位分配表的存儲量下降了一半以上;接著對濾波器組的流程也進行了優(yōu)化,使得中間向量的存儲量大為下降,并且引入32-point DCT運算,以便進一步采用快速

5、算法,本文在參考有關(guān)DCT快速算法的文獻的基礎(chǔ)上,采用了將32點DCT根據(jù)齊偶分開拆成四個8點DCT的方法,再結(jié)合一些編程技巧,使得整個濾波器組的運算量下降大約60%.ARM作為一種16/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器,目前已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的嵌入式微處理器.本文在正式介紹基于ARM920T RISC核的音頻解碼設(shè)計之前,先完整地介紹了數(shù)字電視(for DVB)音頻解碼的設(shè)計流程:先全精度描述音頻解碼算法;再對

6、其進行有限精度的定點化改造;然后重點描述了音頻解碼的基于ARM920T Core的ARMulator軟件仿真策略,以及基于Samsung S3C2410(ARM920T Core)的開發(fā)板的移植方法.音頻解碼速度和性能是評判音頻解碼器優(yōu)劣的重要指標(biāo),在筆者的音頻解碼算法改進中,采用了兩種方案(32-point DCT和four 8-point DCT),本文在對一些有代表性的音頻測試碼流進行測試的基礎(chǔ)上,詳細列表比較了這兩個版本的定點解

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