Implementasjon av en MP3-dekoder

Abstract

MP3 er et av de mest populære formatene som brukes til å lagre lydklipp i dag. Det er derfor av interesse å studere muligheten for å integrere en MP3-dekoder i et innvevd system. Tidligere har prosjekter som omhandler integrasjon av dekodere i innvevde 32-bits prosessorer blitt utført. I dette prosjektet vil muligheten for en implementasjon av MP3-dekoder i en 8-bits µC være i fokus. Dette kan åpne muligheter for en billig MP3-dekoder med svært lite effektforbruk, som kan være overlevelsesdyktig i dagens konkurransepregede elektronikkmarked. Denne oppgaven er en videreføring av prosjektoppgaven Implementation of an MP3-Decoder [Eng05] fra høsten 2005. For å kunne integrere en MP3-dekoder i en 8-bits mikrokontroller og utføre sanntids dekoding med tilfredsstillende resultater er det nødvendig med akselerasjon av krevende prosesser i MP3-dekodingen. Det må utføres en HW/SW-partisjonering for å skille ut de tyngste oppgavene, som siden kan realiseres i dedikert maskinvare for å oppnå best mulig akselerasjon. I denne oppgaven studeres dataveien i en MP3-dekoder med hensyn på regnekraft og det presenteres en løsning for realisering av deler av en MP3-dekoder i en 8-bits mikrokontroller og resten i dedikerte maskinvaremoduler. Synkronisering av datastrøm, dekoding av header og sideinformasjon, rekvantisering og reorganisering vurderes som mulige å implementere i en 8-bits mikrokontroller. Oppgavene for stereodekoding, aliasreduksjon, IMDCT med frekvensinvertering og delbåndsyntese blir identifisert som de kritiske oppgavene som må realiseres i maskinvare. Ved å utnytte Konstantinides algoritme for forbedret MDCT og Lees algoritme for rask DCT optimaliseres de og det presenteres en VHDL-beskrivelse av den mest krevende delen av delbåndsyntesen, den modifiserte, diskrete cosinustransformen, MDCT. Det foreslås også en måte å implementere den inverse MDCT operasjonen. og det greies så ut om eventuelle system- og periferibusser som kan brukes i en implementasjon av et MP3-dekodersystem bestående av en mikrokontroller med dedikert maskinvare. Det ble i prosjektoppgaven [Eng2005] tatt utgangspunkt i en MP3-dekoder med åpen kildekode som ble profilert for å identifisere krevende oppgaver i dekodingen. I denne oppgaven har det blitt tatt utgangspunkt i en ny referansedekoder, og det var blitt skrevet et program for en 8-bits Atmel Mega128 mikrokontroller som har muligheten til å streame data. Denne implementasjonen utfører kun noen av de innledende oppgavene av til en MP3-dekodinger. Oppgaven avsluttes med en endelig konklusjon og kommentarer til videre arbeid.