基于负载均衡的AAC音频编码设计与实现

发布时间：2017-09-17 04:24

  本文关键词：基于负载均衡的AAC音频编码设计与实现

  更多相关文章： AAC 音频编码 算法优化 汇编优化 负载均衡

【摘要】：嵌入式多媒体应用的需求日益增长,MPEG-4 AAC作为一种感知音频编码技术,拥有很高的编码压缩性能,并且在低码率下能够提供更佳的音频编码质量,已经成为一种目前广泛应用的音频编码标准。然而AAC标准算法复杂度高,未经优化难以在计算能力有限的嵌入式设备上实现实时软件编码,因此本文针对网络视频监控应用下嵌入式设备和手机两端的特点,对AAC编码进行优化并通过负载均衡的方法实现AAC的实时编码。针对AAC音频编码高度模块化的特征,选择编码最为耗时的心理声学模型进行算法优化,将窗口类型判断从心理声学模型中分离出来单独在时域上进行计算,同时利用MDCT产生的频谱数据计算掩蔽阂值,从而降低了心理声学模型的算法复杂度。由于经过C语言编译器优化后的代码仍然具有较高的冗余度和改进空间,针对本文实验所用的嵌入式平台SEP6300A的特点,在算法优化的基础上,在汇编代码级上做进一步的优化,提高AAC编码程序的运行效率。针对应用场景下嵌入式设备端和手机端的特性,基于负载均衡的思想并采用帧间拆分的方式,将部分需要在嵌入式设备端编码的音频数据传输到手机端进行编码,从而减少嵌入式设备端的编码数据量。本文通过嵌入式设备和手机两端实现了AAC音频的实时编码。实验结果显示,通过算法优化和汇编代码级优化降低了嵌入式设备端的编码复杂度,使得编码耗时只有优化前的20%左右,并通过负载均衡方法在嵌入式设备和手机两端上实现了实时的AAC编码,而且手机端CPU占用率小于10%,同时采用PESQ方法评测编码后的音质大于3分,达到了设计指标。
【关键词】：AAC 音频编码 算法优化 汇编优化 负载均衡
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN912.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 研究内容与设计指标10-11
• 1.3.1 研究内容10-11
• 1.3.2 设计指标11
• 1.4 论文组织11-14
• 第二章 AAC编码概述14-28
• 2.1 感知音频编码概述14-19
• 2.1.1 人耳的生理构造模型14-15
• 2.1.2 绝对掩蔽阈值15-16
• 2.1.3 入耳的掩蔽效应16-18
• 2.1.4 临界频带18-19
• 2.2 AAC分层框架19
• 2.3 AAC音频格式19-22
• 2.4 AAC编码器框架概述22-26
• 2.4.1 心理声学模型23
• 2.4.2 滤波器组23-24
• 2.4.3 瞬时噪声整形24-25
• 2.4.4 联合立体声编码25-26
• 2.4.5 量化编码26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 复杂度分析及编码优化28-42
• 3.1 嵌入式软件优化流程分析28-29
• 3.2 优化前编码性能分析29-30
• 3.3 算法优化30-36
• 3.3.1 心理声学模型分析30-32
• 3.3.2 心理声学模型简化32-36
• 3.4 汇编优化36-41
• 3.4.1 SEP6300A平台简介36-38
• 3.4.2 汇编模块选择38-39
• 3.4.3 汇编代码级优化39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 基于负载均衡的编码拆分方法42-50
• 4.1 问题描述42
• 4.2 解决方案与分析42-46
• 4.2.1 帧内拆分方法分析42-44
• 4.2.2 帧间拆分方法分析44-46
• 4.3 负载均衡分析46-47
• 4.4 实时编码47-49
• 4.4.1 实时编码分析47
• 4.4.2 实时编码流程47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 验证与结果分析50-58
• 5.1 验证环境50-51
• 5.2 验证方法51-53
• 5.2.1 编码时间51
• 5.2.2 CPU占用率51
• 5.2.3 音质评价51-53
• 5.3 结果与分析53-57
• 5.3.1 编码时间53-55
• 5.3.2 CPU占用率55-56
• 5.3.3 音质评价56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 展望59-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66

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