Mp3解码算法流程.docx

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第1章声明
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西安交通大学人工智能与机器人研究所

作者：李国辉HYPERLINK"mailto:[e-mail]"[e-mail]
第2章Mp3解码算法流程
MP3的全称为MPEG1Layer-3音频文件，MPEG音频文件是MPEG1标准中的声音部分，也叫MPEG音频层，它根据压缩质量和编码复杂程度划分为三层，即Layer1、Layer2、Layer3，且分别对应MP1、MP2、MP3这三种声音文件，并根据不同的用途，使用不同层次的编码。MPEG音频编码的层次越高，编码器越复杂，压缩率也越高，MP1和MP2的压缩率分别为4：1和6：1-8：1，而MP3的压缩率则高达10：1-12：1。一分钟CD音质的音乐，未经压缩需要10MB的存储空间，而经过MP3压缩编码后只有1MB左右。不过MP3对音频信号采用的是有损压缩方式，为了降低声音失真度，MP3采取了“心理声学模型”，即编码时先对音频文件进行频谱分析，然后再根据心理声学模型把谱线分成若干个阈值分区，并计算每个阈值分区的阈值，接着通过量化和熵编码对每个谱线进行编码，最后形成具有较高压缩比的MP3文件，并使压缩后的文件在回放时能够达到比较接近原音源的声音效果。
2.1.Mp3文件格式
MP3文件以一帧为一个编码单元，各帧编码数据是独立的。为了清晰而准确地描述mp3文件格式，下面采用位流语法描述，这种语法格式与c语言近似，易于理解，且描述清晰。其中粗体表示码流中的数据项，bslbf代表位串，即“Bitstring,leftbitfirst”，uimsbf代表无符号整数，即”unsingedinteger,mostsignificantbitfirst”，数字表示该数据项所占的比特数。
2.1.1.AudioSequence
audiosequence()
{
while(true)
{
frame()
}
}
2.1.2.AudioFrame
frame()
{
header()
error_check()
audio_data()
ancillary_data()
}
2.1.3.Header
header()
{
syncword12bslbf
ID1bslbf
layer2bslbf
protection_bit1bslbf
bitrate_index4bslbf
sampling_frequency2bslbf
padding_bit1bslbf
private_bit1bslbf
mode2bslbf
mode_extension2bslbf
copyright1bslbf
original/home1bslbf
emphasis2bslbf
}
2.1.4.ErrorCheck
error_check()
{
if(protection_bit==0)
crc_check16rpchof
}
2.1.5.Audiodata,LayerIII
audio_data()
{
main_data_begin9uimsbf
if(mode==single_channel)private_bits5bslbf
elseprivate_bits3bslbf
for(ch=0;ch<nch;ch++)
for(scfsi_band=0;scfsi_band<4;scfsi_band++)
scfsi[ch][scfsi_band]1bslbf
for(gr=0;gr<2;gr++)
for(ch=0;ch<nch;ch++){
part2_3_length[gr][ch]12uimsbf
big_values[gr][ch]9uimsbf
global_gain[gr][ch]8uimsbf
scalefac_compress[gr][ch]4bslbf
window_switching_flag[gr][ch]1bslbf
if(window_switching_flag[gr][ch]){
block_type[gr][ch]2bslbf
mixed_block_flag[gr][ch]1uimsbf
for(region=0;region<2;region++)
table_select[gr][ch][region]5bslbf
for(window=0;window<3;window++)
subblock_gain[gr][ch][window]3uimsbf
}
else{
for(region=0;region<3;region++)
t