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基于Android平台的DRA音频解码器实现及优化

作　者: 刘金海
导　师: 谢胜利
学　校: 华南理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: DRA音频解码 Android系统 NEON优化解码效率二叉树搜索法
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
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内容摘要

DRA(Dynamic Resolution Adaptation)音频编解码技术是我国自主的国家音频编解码标准。DRA采用自适应时频分块和游程编码等技术，具有保真度高、压缩率高、解码复杂度低等优点。目前DRA正在推进产业化，市场上虽然已经出现了支持DRA的CMMB(China Multimedia Mobile Broadcasting)播放设备，但还处于市场培养阶段。本文主要考虑在Android手机操作系统上实现并优化DRA音频解码器，这是因为Android已经成为当前最主流的开源操作系统之一。2012年11月Android系统占据全球智能手机操作系统市场76%的份额，我国市场占有率为90%，是全球最受欢迎的智能手机操作系统，因而占有Android市场对DRA产业发展具有重要意义。DRA在Android平台上实现主要面临两个问题：1）解决不同硬件配置的Android终端的兼容性问题；2）在Android设备的性能优化问题。本文通过以下工作来解决这两个主要问题：首先，按照DRA标准使用C语言实现DRA解码器。在DRA解码算法方面，本文使用二叉树搜索法进行Huffman解码，并使用FFT实现IMDCT变换来优化DRA解码算法。基于这两种优化算法，本文提出了DRA音频解码的具体实现方案。然后，针对Android平台特定对DRA音频解码器进行优化。对于没有浮点运算或者浮点运算能力差的平台，本文提出使用定点化运算来处理浮点运算，以提高解码器的兼容性；进一步地，本文使用NEON多媒体指令集，使得优化后的解码器明显地提高了性能，提高了DRA解码的效率。最后，经过一定的测试，本文在正确实现了DRA解码器的基础上，针对Android平台进行优化后，在Android平台的兼容性和性能上方面取得了让人满意的成果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1. 研究背景  10-11
  1.2 DRA 音频编解码和发展状况  11-13
    1.2.1 DRA 音频编解码  11-13
    1.2.2 DRA 发展状况  13
  1.3 Android 平台特征分析  13-17
    1.3.1 Andriod 系统简介  13-15
    1.3.2 Andriod 系统硬件特性  15
    1.3.3 ARM Cortex-A 系列处理器  15-16
    1.3.4 NEON 技术  16
    1.3.5 ARM 11 系列处理器  16-17
  1.4 主要研究内容及本文内容安排  17-19
第二章 DRA 音频编码原理  19-35
  2.1 常用音频编码技术  19-26
    2.1.1 时频映射变换  20-22
    2.1.2 心理声学模型  22-25
    2.1.3 量化  25
    2.1.4 熵编码  25-26
  2.2 DRA 编码技术  26-34
    2.2.1 DRA 的窗口函数  26-30
    2.2.2 回归编码  30-31
    2.2.3 块编码  31
    2.2.4 Huffman 码书选择  31-33
    2.2.5 和差编码  33
    2.2.6 联合强度编码  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 DRA 解码器的实现  35-60
  3.1 DRA 解码算法的优化  35-39
    3.1.1 Huffman 解码优化  35-37
    3.1.2 用 FFT 实现 MDCT 变换  37-39
  3.2 DRA 帧解包  39-50
    3.2.1 DRA 帧头  39-41
    3.2.2 声道数据  41-42
    3.2.3 解包窗口序列  42-45
    3.2.4 解包码书选择  45-47
    3.2.5 解包量化因子  47-48
    3.2.6 解包量化步长  48-49
    3.2.7 解包和差编码决定  49
    3.2.8 解包联合强度编码的比例因子  49-50
    3.2.9 解包低频增强声道窗口序列  50
  3.3 DRA 帧解码  50-56
    3.3.1 逆量化  51-52
    3.3.3 联合强度编码解码  52
    3.3.4 和差编码解码  52-53
    3.3.5 解交织  53-54
    3.3.6 IMDCT  54-56
  3.4 解码器的测试  56-58
    3.4.1 主观听音测试  57
    3.4.2 时变功率谱密度分析  57-58
  3.5 本章小结  58-60
第四章基于 Android 平台的 DRA 解码器优化  60-69
  4.1 使用定点运算优化  60-62
  4.2 使用 NEON 指令集优化  62-66
  4.3 编程语言级优化  66
    4.3.1 函数内联优化  66
    4.3.2 利用汇编优化代码  66
  4.4 优化的性能测试  66-68
    4.4.1 定点解码的信噪比  66-67
    4.4.2 效率测试  67-68
  4.5 本章小结  68-69
总结与展望  69-70
参考文献  70-73
攻读硕士学位期间取得的研究成果  73-74
致谢  74-75
附件  75

基于Android平台的DRA音频解码器实现及优化

内容摘要

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