基于軟硬件協(xié)同的音頻解碼器研究與設計.pdf

1、目前，音頻解碼主流的解決方案有基于DSP的解碼方案、基于RISC處理器的解碼方案以及基于ASIC的解碼方案。其中，基于DSP或者RISC處理器的解碼方案雖然有兼容性好、開發(fā)周期短的優(yōu)點，但是解碼器的整體功耗較高，無法滿足移動終端對功耗的要求；而基于ASIC的解碼方案雖然具有低功耗的優(yōu)點，但是它的靈活性比較差，而且開發(fā)周期比較長；而軟硬件協(xié)同設計兼顧了低功耗和兼容性的要求?；谝陨蠋追N方案的優(yōu)缺點，本文在進行MP3和AAC音頻解碼器的設計

2、時采用了軟硬件協(xié)同設計的解碼方案。整個解碼器由一個CPU核加上硬件加速模塊組成，所有解碼工作可以通過運行在CPU上的軟件與硬件模塊協(xié)同完成。 本文的主要工作包括以下幾個方面： 首先介紹了各種音頻解碼的實現(xiàn)方案，分析和比較了它們的優(yōu)點和缺點，并且在此基礎上提出了基于軟硬件協(xié)同設計的音頻解碼方案。然后，本文介紹了軟硬件協(xié)同設計的基本原則以及步驟，并且從MP3和AAC音頻的解碼算法分析出發(fā)，詳細分析和討論了各個模塊的復雜度。在

3、復雜度分析結果的基礎上，本文對MP3和AAC音頻的解碼進行了軟硬件模塊的劃分，即將計算集中的模塊以及計算頻繁的操作運用硬件實現(xiàn)，而將控制集中的模塊通過軟件來實現(xiàn)，根據(jù)軟硬件劃分的結果確定了MP3和AAC音頻解碼器的整體架構。 接著詳細討論了MP3和AAC音頻解碼器的硬件實現(xiàn)模塊的設計，包括VLD模塊和頻時變換模塊。對于MP3和AAC音頻中Haffman解碼器的設計，本文采用了一種效率高和占用資源少的硬件實現(xiàn)方法-十六叉樹搜索法。

4、對于頻時變換計算模塊，本文采用統(tǒng)一的基于DCT-H的變換核的快速算法對MP3的綜合濾波器組和AAC的IMDCT進行計算。 然后具體介紹了MP3音頻解碼的軟硬件協(xié)同實現(xiàn)。完成軟硬件的協(xié)同工作。此外，本文還進行了針對MP3音頻解碼的軟件進行了算法優(yōu)化和定點化，包括浮點變量的定點化以及浮點算法的定點化，定點化的結果表明精度滿足設計的要求。 最后對上述設計的MP3音頻解碼器進行了軟硬件的協(xié)同驗證，并且對其性能進行了軟硬件協(xié)同的評