基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现

基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现摘要:通过对心理声学模型的简化,并在子带滤波器和量化编码模块采用快速算法,大大降低了运算量,在一片100MIPS的定点DSP上实现了实时压缩。关键词:音频编码掩蔽阈值心理声学模分析子带滤波器MP3是MPEG-1国际标准中音频压缩层3的简称,单声道比特率一般取64kbps,在采样率44.1kHz的情况下,其压缩比可达12倍以上,被广泛应用于互联网等许多场合。由于解码比编码过程简单很多,MP3播放机或随身听已随处可见,但MP3编码在单片机定点DSP上实现,并要保证音质,则鲜有耳闻。考虑到心理声学模型在整个MP3音频编码算法中所占比例巨大,笔者从简化该模型入手,采用快速算法减少了带编码的运算量和数据量,尽可能少量化编码的迭代循环次数,从而在一片美国德州仪器公司的TMS320C549芯片上实现了MP3的实时压缩,用标准解码软件回放,主观评定,对于通常的音频能达到接近CD的音质。1MP3编码算法及处理图1是MP3编码器的系统方框图。每声道以1152个采样值为一帧进行处理。首先,分析子带滤波器采用正交镜像滤波器组,将20kHz左右带宽的信号划分成相等带宽的32个子带。然后对子样值作MDCT以补偿子带滤波的不足,主要是为提高频率分辨率、消除由子带滤波引起的带间混迭。同时采样值通过心理声学模型计算出各频带的掩蔽阈值。失真控制循环和非归一化量化控制循环是量化编码循环过程,它通过量化减少各MDCT系数的精度,使编码比特数得以降低。不同系数采用不同的量化阶,从耳敏感的频率量化精度高,不敏感的频率量化精度低,量化误差则不会被人耳察觉。选择量化阶的依据就是心理声学模型计算出的掩蔽阀值。最后将量化阶等信息以及霍夫曼码打包成比特流,供解码用。那么为什么掩蔽阈