windows声音应用程序开发指南 张新宇 第4章 MP3文件格式.pptVIP

第4章 MP3文件格式 4.1 MPEG介绍 [1,2,3,4,5,6,7,8,9] 4.2 MP3介绍 [3,10] 4.3 深度探讨MP3编码解码原理[3,10,11,12,13,14,15,16,17] 4.4 实现存储MP3文件格式[18] 4.5 本 章 小 结 4.1 MPEG介绍 [1,2,3,4,5,6,7,8,9] 4.1.1 MPEG家族概览 MPEG 是运动图像专家组（Moving Picture Experts Group）的缩写，它成立于1988年，现在在ISO（国际标准化组织）和IEC（国际电子技术委员会）的组织下共同工作。这个团体主要研究运动图像和音频编码标准。 MPEG系列都是移动图像和声音编码（Coding of Moving Pictures and Audio）的标准，其辉煌成绩如下： ? ?MPEG–1 MPEG–1 1996年被ISO接收为国际标准，平时所见的VCD和MP3就是基于该技术。 ? ?MPEG–2 MPEG–2 2000年被ISO接收为国际标准，用机顶盒实现的数字电视（Digital Television）和DVD就是基于该技术。 ? ?MPEG–4 从1998年的第一个版本，到1999年第二版，到2000年，MPEG–4已经是风风火火了，它主要应用于网络和可移动设备的多媒体中。MPEG–4的最终版于2002年3月完成。 ? ?MPEG–7 MPEG–7是一个“多媒体内容描述接口”（Multimedia Content Description Interface）。它主要用于对多媒体数据内容的描述，在某种程度上可以对保存的信息的含义作出某些解释。 ? ?MPEG–21 从2000年6月，MPEG开始制定一个新的技术标准MPEG–21，它定义了一个“多媒体框架”（Multimedia Framework），让更多的团体通过网络和其它通讯设备，公开地使用不断膨胀的多媒体资源。 4.1.2 MPEG–1 Audio家族概览 MPEG–Ⅰ Audio制定了音频信号的三种不同编码方案，分别称为MPEG–Ⅰ Audio Layer–Ⅰ、Layer–Ⅱ、Layer–Ⅲ，从Layer–Ⅰ到Layer–Ⅲ编码复杂性逐渐提高。对于每一个Layer，标准都指定了音频流的格式和解码器，为了将来的改进，它没有指定编码器。 为了将这些庸余的信号去掉，编码器内部存在一个生理心理声学（Psychoacoustic）模型（见图4-1）。生理心理学是研究声音与声音对人体的生理和心理作用效果间关系的学科，这在后面有所介绍。 与此同时，输入信号通过一个时间–频率映射（Time-to-Frequency Mapping），为并行编码得到声谱成分。在这一量化和编码阶段，编码器要同时考虑比特率和遮掩，以决定可用的数据位（bit）数量。 解码器没有编码器那么复杂，它不需心理声学模型和数据分配过程，只需根据已编码的声谱成分和其它信息得到声音信号。 4.1.3 MPEG–1 Audio的基本结构 声音数据根据时间分成许多块（Block），在Layer–Ⅰ中，一个数据块包含384个样本，而在Layer–Ⅱ和Layer–Ⅲ中则有1152个样本。在编码过程中，这样一个数据块被编码成一帧（Frame），因此编码过的MPEG–Ⅰ Audio数据流是由大量的连续的音频帧构成的。这样的一帧由头（Header）和声音数据组成。 4.2 MP3介绍 [3,10] MP3即MPEG Audio Layer–Ⅲ，简单地说就是一种声音文件的压缩格式。 1987年，德国的研究机构Fraunhofer IIS（Institut Integrierte Schaltungen）开始着手一项声音编码及数字声音广播（DAB）的计划，名称叫做EUREKA EU147，即MP3的前身。 没有数据压缩时，典型的数字音频信号是以16位方式采样并以两倍于实际音频带宽（比如44.1 kHz的CD音质）进行记录的。所以你需要高达1400 KB的数据量来重放仅仅1秒的立体声CD音质音乐。通过使用MPEG音频编码，你可以把原来CD上的音频数据量缩小为原来的1/12，而不损失声音质量。