aac解碼算法詳解

1、AAC解碼算法原理詳解解碼算法原理詳解原作者：龍帥(loppp138@)此文章為便攜式多媒體技術(shù)中心提供，未經(jīng)站長(zhǎng)授權(quán)，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載，但歡迎鏈接到此地址。本文詳細(xì)介紹了符合本文詳細(xì)介紹了符合ISOIEC138187(MPEG2AACaudiocodec)ISOIEC144963(MPEG4AudioCodecAACLowComplexity)進(jìn)行壓縮的的進(jìn)行壓縮的的AAC音頻的解碼算法。音頻的解碼算法。1、程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下面是A

2、AC解碼流程圖：AAC解碼流程圖解碼流程圖在主控模塊開(kāi)始運(yùn)行后，主控模塊將AAC比特流的一部分放入輸入緩沖區(qū)，通過(guò)查找同步字得到一幀的起始，找到后，根據(jù)ISOIEC138187所述的語(yǔ)法開(kāi)始進(jìn)行NoislessDecoding(無(wú)噪解碼)，無(wú)噪解碼實(shí)際上就是哈夫曼解碼，通過(guò)反量化(Dequantize)、聯(lián)合立體聲（JointStereo），知覺(jué)噪聲替換（PNS）瞬時(shí)噪聲整形（TNS），反離散余弦變換（IMDCT），頻段復(fù)制（SBR）這

3、幾個(gè)模塊之后，得出左右聲道的PCM碼流，再由主控模塊將其放入輸出緩沖區(qū)輸出到聲音播放設(shè)備。2.主控模塊主控模塊主控模塊的主要任務(wù)是操作輸入輸出緩沖區(qū)，調(diào)用其它各模塊協(xié)同工作。其中，輸入輸出緩沖區(qū)均由DSP控制模塊提供接口。輸出緩沖區(qū)中將存放的數(shù)據(jù)為解碼出來(lái)的PCM數(shù)據(jù)，代表了聲音的振幅。它由一塊固定長(zhǎng)度的緩沖區(qū)構(gòu)成，通過(guò)調(diào)用DSP控制模塊的接口函數(shù)，得到頭指針，在完成輸出緩沖區(qū)的填充后，調(diào)用中斷處理輸出至I2S接口所連接的音頻ADC芯片

4、（立體聲音頻DAC和DirectDrive耳機(jī)放大器）輸出模擬聲音。3.同步及元素解碼同步及元素解碼同步及元素解碼模塊主要用于找出格式信息，并進(jìn)行頭信息解碼，以及對(duì)元素信息進(jìn)行解碼。這些解碼的結(jié)果用于后續(xù)的無(wú)噪解碼和尺度因子解碼模塊。AAC的音頻文件格式有以下兩種：ADIF：AudioDataInterchangeFmat音頻數(shù)據(jù)交換格式。這種格式的特征是可以確定的找到這個(gè)音頻數(shù)據(jù)的開(kāi)始，不需進(jìn)行在音頻數(shù)據(jù)流中間開(kāi)始的解碼，即它的解碼必

5、須在明確定義的開(kāi)始處進(jìn)行。故這種格式常用在磁盤文件中。ADTS：AudioDataTransptStream音頻數(shù)據(jù)傳輸流。這種格式的特征是它是一個(gè)有同步字的比特流，解碼可以在這個(gè)流中任何位置開(kāi)始。它的特征類似于mp3數(shù)據(jù)流格式。AAC的ADIF格式見(jiàn)下圖：3.6頭信息解碼頭信息解碼ADTS的頭信息為兩部分組成，其一為固定頭信息，緊接著是可變頭信息。固定頭信息中的數(shù)據(jù)每一幀都相同，而可變頭信息則在幀與幀之間可變。3.7元素信息解碼元素信

6、息解碼在AAC中，原始數(shù)據(jù)塊的組成可能有六種不同的元素。它們分別是SCE:SingleChannelElement單通道元素。單通道元素基本上只由一個(gè)ICS組成。一個(gè)原始數(shù)據(jù)塊最可能由16個(gè)SCE組成。CPE:ChannelPairElement雙通道元素，由兩個(gè)可能共享邊信息的ICS和一些聯(lián)合立體聲編碼信息組成。一個(gè)原始數(shù)據(jù)塊最多可能由16個(gè)SCE組成。CCE:CouplingChannelElement藕合通道元素。代表一個(gè)塊的多通

7、道聯(lián)合立體聲信息或者多語(yǔ)種程序的對(duì)話信息。LFE:LowFrequencyElement低頻元素。包含了一個(gè)加強(qiáng)低采樣頻率的通道。DSE:DataStreamElement數(shù)據(jù)流元素，包含了一些并不屬于音頻的附加信息。PCE:ProgramConfigElement程序配置元素。包含了聲道的配置信息。它可能出現(xiàn)在ADIF頭部信息中。FIL:FillElement填充元素。包含了一些擴(kuò)展信息。如SBR，動(dòng)態(tài)范圍控制信息等。3.8處理流程處

8、理流程(1).判斷文件格式，確定為ADIF或ADTS(2).若為ADIF，解ADIF頭信息，跳至第6步。(3).若為ADTS，尋找同步頭。(4).解ADTS幀頭信息。(5).若有錯(cuò)誤檢測(cè)，進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)。(6).解塊信息。(7).解元素信息。4.無(wú)噪聲解碼無(wú)噪聲解碼無(wú)噪編碼就是哈夫曼編碼，它的作用在于進(jìn)一步減少尺度因子和量化后頻譜的冗余，即將尺度因子和量化后的頻譜信息進(jìn)行哈夫曼編碼。全局增益編碼成一個(gè)8位的無(wú)符號(hào)整數(shù)，第一個(gè)尺度因子與全局

9、增益值進(jìn)行差分編碼后再使用尺度因子編碼表進(jìn)行哈夫曼編碼。后續(xù)的各尺度因子都與前一個(gè)尺度因子進(jìn)行差分編碼。量化頻譜的無(wú)噪編碼有兩個(gè)頻譜系數(shù)的劃分。其一為4元組和2元組的劃分，另一個(gè)為節(jié)劃分。對(duì)前一個(gè)劃分來(lái)說(shuō)，確定了一次哈夫曼表查找出的數(shù)值是4個(gè)還是2個(gè)。對(duì)后一個(gè)劃分來(lái)說(shuō)，確定了應(yīng)該用哪一個(gè)哈夫曼表，一節(jié)中含有若干的尺度因子帶并且每節(jié)只用一個(gè)哈夫曼表。4.1分段分段無(wú)噪聲編碼將輸入的1024個(gè)量化頻譜系數(shù)分為幾個(gè)段（section），段內(nèi)的

10、各點(diǎn)均使用同一個(gè)哈夫曼表，考慮到編碼效率，每一段的邊界最好同尺度因子帶的邊界重合。所以每一段必段傳送信息應(yīng)該有：段長(zhǎng)度，所在的尺度因子帶，使用的哈夫曼表。4.2分組和交替分組和交替分組是指忽略頻譜系數(shù)所在窗，將連續(xù)的，具有相同尺度因子帶的頻譜系數(shù)分為一組放在一起，共享一個(gè)尺度因子從而得到更好的編碼效率。這樣做必然會(huì)引起交替，即本來(lái)是以c[組][窗][尺度因子帶][系數(shù)索引]為順序的系數(shù)排列，變?yōu)閷⒊叨纫蜃訋南禂?shù)放在一起：c[組][尺