AC-3音频编码算法研究与DSP实现优化

"AC-3编码算法是杜比实验室研发的一种数字音频编码技术，适用于传输和存储多声道音频，具有高效的数据压缩能力。该技术广泛应用于电影制作和数字电视系统。本硕士论文由葛力雅撰写，指导教师为国澄明，主要探讨了AC-3编码算法在德州仪器的TMDS320DM642数字多媒体处理器上的实现与优化。论文详细研究了AC-3编码的关键算法模块，包括输入滤波、瞬态检测、MDCT、指数编码和比特分配，并进行了相应的硬件平台移植与性能提升。" 在AC-3编码算法中，输入滤波是预处理步骤，用于改善原始音频信号的质量，以便后续处理。瞬态检测是识别音频中的短暂突变，这些突变通常与声音的冲击相关，如鼓声或碰撞声。MDCT（Modified Discrete Cosine Transform）是一种变换编码技术，用于将时域信号转换为频域信号，以便于数据压缩。在论文中，作者提出了使用N/4点FFT实现N点MDCT的快速算法，降低了计算复杂性。 指数编码是AC-3编码中的重要部分，它涉及到量化后的系数表示，通过选择适当的指数编码策略和应用指数平滑算法，能够进一步优化数据编码效率。比特分配则是根据音频质量需求动态分配编码位的过程，它直接影响编码后的音频质量和压缩比。论文中提出的高效比特分配算法是在分析比特分配与噪声关系基础上设计的，旨在确保在有限的比特预算下保持良好的音质。 在实现和优化阶段，编码器被移植到DM642 DSP平台上，针对平台特性对算法进行了调整，以提高运行效率。特别是在定点化处理和利用开发工具进行优化后，成功解决了IIR滤波器精度需求的问题，使得编码器能够在190MHz的频率下实现实时编码。最后，编码器通过了客观模拟主观测试，128kbps码率下的PESQ分值为4.036，320kbps码率下为4.220，表明其在不同码率下均能保持较高的音质。 该研究深入探讨了AC-3编码算法的核心原理，并将其成功应用于实际的DSP硬件平台，对于数字音频处理领域的研究和应用具有重要意义。