Huffman編碼的多重地址索引 - 用DSP實(shí)現(xiàn)MPEG音頻層III壓縮的加速方法

　　層III編碼中的Huffman編碼是一個(gè)窮舉、查表的過程。在參考文獻(xiàn)[1]表B.7中列出了用于層III編碼的32個(gè)Huffman碼表。它們的最大值域范圍，碼表適用的信號統(tǒng)計(jì)特性都不相同。在編碼過程中，首先找到能夠?qū)⑺幋a區(qū)域樣值的最大值，并依次查詢各個(gè)Huffman碼表，直到該碼表能夠?qū)@一最大值進(jìn)行編碼為止，然后計(jì)算用該表進(jìn)行編碼所需的比特?cái)?shù)。再嘗試相同編碼值域范圍的另一些碼表，找到最小比特?cái)?shù)需求的碼表進(jìn)行最后的編碼。

　　由于標(biāo)準(zhǔn)中所提供的32個(gè)表中，并非所有的表都能用，而且有大量的碼表只是linbits不同。因此如何存儲這些碼表，并能夠很方便地進(jìn)行查詢、編碼，是編碼過程中很關(guān)鍵的問題之一。但提出的“多級索引”方法可以很好地的解決這一問題。過程如圖2所示。對可能的表有不同的處理方式：

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　　圖2　Huffman編碼的多重地址索引

　　正常表　如表15，即每一級索引都是對應(yīng)于表15的各項(xiàng)信息。

　　無效表　如表14，其最終的指向是碼表零，即相當(dāng)于無效表。

　　雷同表　如表16和17實(shí)際上只是在第II級索引的linbits不同，其最后的Huffman數(shù)據(jù)是相同的。通過這樣的多級碼表地址索引可以很好的解決程序的模塊化實(shí)現(xiàn)。

　　3.2　層III編碼迭代循環(huán)的加速

　　在迭代循環(huán)編碼部分，對于使用標(biāo)準(zhǔn)中所建議的初始量化常數(shù)進(jìn)行量化和編碼時(shí)，初始比特?cái)?shù)要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所允許的上限值。這時(shí)，如果只是將步長加一進(jìn)行再次量化編碼，將會使得系統(tǒng)效率大大地降低。

　　經(jīng)過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一般初始可獲得比特?cái)?shù)大約為700 bits/Granule，而初始的量化編碼結(jié)果一般在5 000 bits以上。如果再次量化步長加上20，可以迅速地逼近所要求的比特?cái)?shù)。表1列出了一種我們使用的可能加速逼近方法。

　　表1　一種可能的迭代循環(huán)加速方法

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　　在AD(Analog Device)公司的定點(diǎn)DSP芯片ADSP2181上實(shí)際的運(yùn)算結(jié)果表明，這種加速方法能夠?qū)⒃惴ǖ闹噶钸\(yùn)算周期減少2/3左右。

　　4 結(jié)束語

　　MPEG音頻層III壓縮標(biāo)準(zhǔn)是一種高效、高保真的壓縮編碼算法，但由于其復(fù)雜度和運(yùn)算量較高，很難用一般的DSP實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。在對該算法進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，提出了在用DSP實(shí)現(xiàn)時(shí)，降低復(fù)雜度、提高DSP運(yùn)算效率的關(guān)鍵是優(yōu)化循環(huán)迭代量化編碼。提出“Huffman編碼的多重地址索引”，對非規(guī)則性的大量數(shù)組尋址操作提供了簡明清晰的線條，節(jié)省了尋址指令，提高了DSP的利用率。進(jìn)一步還提出了“迭代循環(huán)的加速”方案，通過ADSP2181定點(diǎn)芯片的運(yùn)算，表明該方案能減少2/3的指令周期。