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MP3数字音频编解码算法的研究及实现
作 者: 丰帆
导 师: 李跃进
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: MP3 编解码 算法 硬件语言
分类号: TN764
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 861次
引 用: 7次
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内容摘要
随着MP3音频编解码算法在网络音乐的广泛应用,各种硬件解码器也相继问世,在各种实现方法中,低速CPU搭配MP3解码硬件模块的SOC设计,以其较高的性价比,成为了本项目的首选方案。论文重点研究了MP3编码的算法标准,详细分析了压缩算法中的子带滤波器组编码、MDCT和混叠消除、生理声学模型、非均匀量化、霍夫曼编码与比特流组帧等主要功能模块。并在此基础上介绍了MP3的解码原理,在解码流程中应用了IMDCT、Filterbank的改进型算法以及子带截除技术,有效的减少了计算量,加快了解码速度。深入研究并且优化了ISO/IEC 11172-3的MP3解码标准后,采用并行技术设计了霍夫曼解码器、比例因子解码器和逆量化器等主要功能模块,其优点就是解码可以在每个时钟周期内进行,不受码长的影响,硬件复杂度的提高换来了解码速度的加快。采用硬件语言VHDL实现了MP3解码各个主要模块的功能,且通过了计算机功能仿真。介绍了FPGA的相关理论,并提出了采用FPGA进行验证的方案。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-9 第一章 绪论 9-17 1.1 常用音频压缩标准 9-11 1.2 MP3 发展现状 11-12 1.3 MP3 播放器介绍 12-13 1.4 论文研究的背景 13 1.5 论文研究的目的和意义 13-15 1.6 本文主要的研究内容 15-17 第二章 音频编解码技术综述 17-33 2.1 音频压缩技术 17-25 2.1.1 声音与听觉 17-18 2.1.2 声音信号的数字化 18 2.1.3 音频压缩的声学原理 18-20 2.1.4 音频压缩算法 20-25 2.2 MPEG 系列压缩标准的发展 25-29 2.2.1 MPEG-1 标准 26 2.2.2 MPEG-2 标准 26-28 2.2.3 MPEG-4 标准 28 2.2.4 MPEG-7 标准 28-29 2.2.5 MPEG-21 标准 29 2.3 MP3 音频 29-31 2.3.1 MP3 的由来 29 2.3.2 MP3 的特点 29-30 2.3.3 MP3 的实现基础 30-31 2.3.4 MP3 的局限性 31 2.4 本章小结 31-33 第三章 MPEG-1 AUDIO LAYER 3 编解码技术 33-57 3.1 MPEG-1 AUDIO LAYER 3 编码算法 33-47 3.1.1 分析子带滤波器组 33-36 3.1.2 MDCT 和混叠消除 36-38 3.1.3 心理声学模型 38-40 3.1.4 非均匀量化 40-45 3.1.5 Huffman 编码 45-46 3.1.6 比特流组帧 46-47 3.2 MPEG-1 AUDIO LAYER 3 解码算法 47-57 3.2.1 比特流解码 48-49 3.2.2 逆量化 49-50 3.2.3 立体声处理 50-51 3.2.4 频域到时域的映射 51-52 3.2.5 IMDCT 和Filterbank 的改进型算法 52-54 3.2.6 基于子带截除的MP3 解码优化技术 54-57 第四章 MP3 解码器的硬件设计 57-79 4.1 MP3 解码器的整体设计 57-58 4.2 比例因子解码器的设计 58-60 4.3 霍夫曼解码器的设计 60-66 4.3.1 霍夫曼编码算法和常见解码器设计架构 60-62 4.3.2 MP3 解码器中霍夫曼解码器的设计 62-66 4.4 逆量化模块的设计 66-69 4.5 部分模块的仿真结果 69-75 4.6 FPGA 实现方案 75-79 第五章 工作总结和展望 79-81 5.1 本文工作总结 79-80 5.2 课题展望 80-81 致谢 81-83 参考文献 83-86 研究成果 86-87 附录A 87-98 附录B 98-104
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器 > 解码器
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