基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现

基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现


基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现
摘要：通过对心理声学模型的简化，并在子带滤波器和量化编码模块采用快速算法，大
大降低了运算量，在一片100MIPS的定点DSP上实现了实时压缩。
    关键词：音频编码 掩蔽阈值 心理声学模分析子带滤波器
MP3是MPEG-
1国际标准中音频压缩层3的简称，单声道比特率一般取64kbps，在采样率44.1kHz的情况
下，其压缩比可达12倍以上，被广泛应用于互联网等许多场合。由于解码比编码过程简
单很多，MP3播放机或随身听已随处可见，但MP3编码在单片机定点DSP上实现，并要保证
音质，则鲜有耳闻。考虑到心理声学模型在整个MP3音频编码算法中所占比例巨大，笔者
从简化该模型入手，采用快速算法减少了带编码的运算量和数据量，尽可能少量化编码
的迭代循环次数，从而在一片美国德州仪器公司的TMS320C549芯片上实现了MP3的实时压
缩，用标准解码软件回放，主观评定，对于通常的音频能达到接近CD的音质。

1 MP3编码算法及处理
图1是MP3编码器的系统方框图。每声道以1152个采样值为一帧进行处理。首先，分析
子带滤波器采用正交镜像滤波器组，将20kHz左右带宽的信号划分成相等带宽的32个子带
。然后对子样值作MDCT以补偿子带滤波的不足，主要是为提高频率分辨率、消除由子带
滤波引起的带间混迭。
同时采样值通过心理声学模型计算出各频带的掩蔽阈值。
失真控制循环和非归一化量化控制循环是量化编码循环过程，它通过量化减少各MDC
T系数的精度，使编码比特数得以降低。不同系数采用不同的量化阶，从耳敏感的频率量
化精度高，不敏感的频率量化精度低，量化误差则不会被人耳察觉。选择量化阶的依据
就是心理声学模型计算出的掩蔽阀值。

    最后将量化阶等信息以及霍夫曼码打包成比特流，供解码用。
那么为什么掩蔽阈