HE-AAC音頻解碼器FPGA原型芯片設(shè)計(jì).pdf

1、HE-AAC是一種保證在高音質(zhì)情況下壓縮率很高的音頻編碼，它具有多聲道、多采樣率、高壓縮比、高音質(zhì)等特點(diǎn)，可以比AAC的編碼效率提高至少30％，在48 Kb/s的碼率下就可提供高品質(zhì)立體聲音頻，已被全球數(shù)字廣播協(xié)會(huì)和3GPP組織采納。本文以HE-AAC音頻解碼器為研究對(duì)象，在考慮實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究HE-AAC解碼器的優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)HE-AAC解碼器FPGA原型芯片，研究HE-AAC原型芯片的驗(yàn)證方法。
　　 (1).

2、研究HE-AAC解碼算法。采用適于硬件實(shí)現(xiàn)的方法化簡(jiǎn)復(fù)雜度較高的變換編碼算法IMDCT和子帶編碼的正交鏡像濾波(QMF)算法，將2048點(diǎn)的IMDCT轉(zhuǎn)化為256點(diǎn)和64點(diǎn)的IFFT變換；將1024點(diǎn)的QMF變換轉(zhuǎn)化為64點(diǎn)的DCT-IV變換，乘法次數(shù)減少8.59％，加法次數(shù)減少10.41％；將DCT-IV變換轉(zhuǎn)換為易于實(shí)現(xiàn)的FFT變換，降低了硬件設(shè)計(jì)的難度。
　　 (2).優(yōu)化HE-AAC解碼器系統(tǒng)架構(gòu)。以面積優(yōu)化為主要目標(biāo)，

3、兼顧解碼速度。采用總體串行，局部流水的方法，設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)。在Huffman解碼模塊、反量化模塊之間，以及時(shí)域噪聲整形模塊(TNS)與IMDCT模塊之間設(shè)計(jì)流水線，以盡量少的資源消耗，保證解碼效率。使用了done-start,全流水控制，以及聲道間流水控制三種不同接口控制邏輯保證架構(gòu)的有效實(shí)現(xiàn)。
　　 (3).優(yōu)化HE-AAC原型芯片硬件電路。使用并行化技術(shù)優(yōu)化SBR解碼器中的Huffman解碼模塊，分析Huffman碼表的前綴編

4、碼特性，用組合邏輯實(shí)現(xiàn)碼表的索引，節(jié)省存儲(chǔ)器資源，采用首0電路來(lái)簡(jiǎn)化硬件的設(shè)計(jì)，減少了邏輯資源。對(duì)IMDCT模塊數(shù)據(jù)做預(yù)處理，轉(zhuǎn)化為IFFT優(yōu)化算法，使用優(yōu)化的IFFT模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)電路邏輯，提高模塊的處理速度。在AQMF以及SQMF濾波器的設(shè)計(jì)中，使用共享設(shè)計(jì)技術(shù)，采用共享DCT-IV子模塊的的方式，實(shí)現(xiàn)資源共享，比不采用資源共享的設(shè)計(jì)邏輯單元減少29.4％，存儲(chǔ)器資源減少33.3％，寄存器資源減少27.8％。在格式器的設(shè)計(jì)上，采用兩個(gè)桶