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数字音频编码技术经过多年的发展,己广泛地应用于数字音频传输、存储和广播中。常用的数字音频编码标准(如MP3、AAC和AC-3)在高压缩码率下已能取得较好的主观感知音质,并在商业上取得了成功。目前,随着存储器容量的不断增大和高速网络的大幅度发展,传输高采样率,高精度的无损音频信号已不再高不可攀。在这种趋势下,最近几年无损音频压缩逐渐成为数字音频压缩领域的一个研究热点。
本文介绍了MPEG-4 SLS(Scalable lossless coding of audio)编解码标准的算法,并且提出了在DSP和ARM平台上的实现方法。MPEG-4 SLS是一种可分级无损音频编码方案,它将很多音频压缩技术(如感知音频编码、整数改进离散余弦变换、位平面编码等)整合到一个框架之下。SLS在提供从有损到无损的精细可分级编码的同时仍具有较好的压缩性能,并且通过内嵌AAC码流能与AAC系统保持兼容,其应用前景非常光明,特别是在高质量数字音频发布和高质量网络音频广播上,另外,随着3G通信技术的发展,SLS也有望在各种移动终端上占有一席之地。因此研究和实时实现MPEG-4 SLS编解码系统具有重要的现实意义。
本文首先叙述了MPEG-4 SLS的编解码的基本原理,并对部分关键的编解码技术进行了具体的探讨。然后论文完成了基于PC的实时解码和基于定点DSP(TMS320C6416)的MPEG-4 SLS实时解码器,并获得了满意的音质。为了在DSP平台上实时实现MPEG-4 SLS解码算法,论文对算法中的关键模块,如IntMDCT和位平面解码等进行了优化,有效降低了算法的运算复杂度与存储量。
然后,针对主频较低的ARM平台如智能手机、PDA等手持设备,论文提出了一种有损的解码方案。该方案根据MPEG-4 SLS与AAC兼容的特点,采用ifilter_bank模块替换逆IntMDCT模块,有效降低了运算复杂度,并且PC上的仿真结果表明解码质量接近无损。最后通过对位平面解码和MDCT等模块的优化,在一款智能手机上实现了实时解码。
本文研究了MPEG-4 SLS解码器的具体实现方法,并对不同平台的解码器的运行结果进行了分析和评价,证明了MPEG-4 SLS可以提供从有损到无损的分级解码,并适合多种用途,为MPEG-4 SLS的实际应用打下了基础。