MP3音频编解码运算中IMDCT算法研究及其FPGA实现

摘要

近年来，随着多媒体技术的迅猛发展，电子、计算机、通讯和娱乐之间的相互融合、渗透越来越多，而数字音频技术则是应用最为广泛的技术之一。MP3(MPEG-1 Audio LayerⅢ)编解码算法作为数字音频的解决方案，在便携式多媒体产品中得到了广泛流行。 在已有的便携式MP3系统实现方案中，低速处理器与专用硬件结合的SOC设计方案结合了硬件实现方式和软件实现方式的优点，具有成本低、升级容易、功能丰富等特点。IMDCT(反向改进离散余弦变换)是编解码算法中一个运算量大调用频率高的运算步骤，因此适于硬件实现，以降低处理器的开销和功耗，来提高整个系统的性能。 本文首先阐述了MP3音频编解码标准和流程，以及IMDCT常用的各种实现算法。在此基础上选择了适于硬件实现的递归循环实现方法，并在已有算法的基础上进行了改进，减小了所需硬件资源需求并保持了运算速度。接着提出了模块总体设计方案，结合算法进行了实现结构的优化，并在EDA环境下具体实现，用硬件描述语言设计、综合、仿真，且下载到Xilinx公司的VirtexⅡ系列xc2v1000FPGA器件中，在减小硬件资源的同时快速地实现了IMDCT，经验证功能正确。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2音频压缩算法的分类

1.3 MPEG音频编解码标准介绍

1.4论文研究的目的和意义

1.5本文主要的研究内容

第二章MP3的编码算法

2.1概述

2.2心理声学模型

2.3分析多相滤波器组

2.4 MDCT

2.5非线性量化

2.6哈夫曼编码

2.7码流的格式

第三章MP3的解码算法

3.1码流的解析

3.2解码流程

第四章IMDCT算法的研究

4.1 IMDCT常用的快速算法

4.2递归循环实现的方法

4.3改进的递归算法

第五章IMDCT的FPGA实现

5.1 FPGA设计流程

5.2 IMDCT的设计

5.3结果分析

第六章总结

参考文献

后记