《MPEG声音编码的单片DSP实现》这篇文章探讨了如何在单片机上实现MPEG声音编码技术。MPEG声音编码是一种基于人耳听觉特性的高效编码算法，旨在利用人类听觉系统的感知特性来压缩音频数据。它采用子带编码策略，将声音信号划分为多个频带进行处理，以此达到高质量的编码效果。
MPEG声音编码的基本结构包括时频映射（滤波器组）、心理声学模型和编码步骤。滤波器组将输入的音频信号转化为一系列亚抽样的频率分量，这些分量被称为子带样值或频率线。心理声学模型利用同时掩蔽效应，即一种声音能够掩盖另一个声音的现象，来估算声音掩蔽门限。这个模型考虑了有调和无调的掩蔽特性，以优化量化过程，确保量化噪声低于人耳可感知的阈值。子带样值经过量化和编码后，再通过帧打包整合，形成适合解码器处理的数据流。
在单片ADSP-2181上实现MPEG声音编码面临两大挑战：保证编码质量与充分利用DSP的运算速度。其中，声学模型的质量通常决定编码器的性能，但在16位定点DSP的应用中，由于有限字长的影响，编码质量可能受到显著影响。尤其是分析滤波器组，截尾效应可能导致比16位ADC量化误差大33倍的噪声。因此，为了保证编码质量，需要对分析滤波器组算法进行精度扩展。
针对速度问题，文章提到虽然快速算法可以减少加法和乘法的次数，但在DSP环境下，它们并未充分利用硬件特性，如乘累加器（MAC）的并行处理能力。因此，选择了适合MAC结构的多相滤波器组实现方式，并采用精度扩展方法，以解决编码质量和速度的矛盾。此外，对抽样数据输入、心理声学模型和比例因子编码等环节进行了优化，以适应ADSP-2181，降低了运算量，确保了实时性。
软件设计是实现MPEG声音编码的关键。例如，基于MAC结构的精度扩展通过双字扩展降低了截尾效应的噪声，同时保持了运算效率。输入数据的组织也至关重要，需要考虑数据获取、存储以及多相滤波器组和FFT运算的需求。利用多通道自动缓冲串口和间接寻址，实现了数据的高效移入和移出，减少了数据移动的开销，确保了帧边界处理的连续性。
MPEG声音编码的单片DSP实现是一项综合了信号处理理论、心理声学模型和硬件优化的技术。通过精确的算法设计和数据管理，可以在单片机上实现高质量、高效率的音频编码，满足了音频压缩和实时播放的需求。
