Implementation of an audio decoding algorithm with a 32-bit microcontroller

Abstract

Nykyaikaiset tehokkaat audiokoodausalgoritmit, kuten MPEG-4 AAC, mahdollistavat hyvälaatuisen audiodatan pakkaamiseen erittäin pieneen muistitilaan. Vaikka algoritmit on pyritty suunnittelemaan siten että suurta laskentatehoa vaaditaan lähinnä audiodatan pakkauksessa, joudutaan myös dataa purettaessa tekemään huomattavasti laskentaa, jos pakatessa on käytetty moderneja tehokkaita menetelmiä kuten ylemmän taajuuskaistan kopiointi (Spectral Band Replication, SBR) ja stereokanavan parametriesitys (Parametric Stereo, PS). Kasvanut laskentakapasiteetin vaatimus saattaa tuottaa ongelmia joissain sovelluksissa, hyvänä esimerkkinä ovat kannettavat laitteet joissa tavallisesti käytetään laskentateholtaan vaatimattomia prosessoreja ja joiden virrankulutus on tärkeää pitää pienenä. Atmelin AVR32 on uusi 32-bittinen mikrokontrolleriperhe, jonka suunnittelun lähtökohtina on ollut pieni tehonkulutus ja kellotaajuuteen nähden suuri laskentakapasiteetti: se soveltuu siten varsin hyvin käytettäväksi em. sovelluksissa. Tässä diplomityössä esitellään lyhyesti audiokoodauksen perusteita, paneudutaan tarkemmin MPEG-4 AAC-kodekkiin, ja esitellään AVR32-prosessorille optimoitu toteutus AAC-kodekin Low Complexity- ja High Efficiency -versioista.