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MPEG1 Layer3 (MP3)解码算法原理详解本文介绍了符合ISO/IEC 11172-3(MPEG 1 Audio codec Layer I, Layer II and Layer III audio specifications) 或 ISO/IEC 13818-3(BC Audio Codec)的音频编码原理。通过madlib解码库进行实现。 1、程序系统结构 ?mp3解码流程图 其中同步及差错检查包括了头解码模块在主控模块开始运行后，主控模块将比特流的数据缓冲区交给同步及差错检查模块，此模块包含两个功能，即头信息解码及帧边信息解码，根据它们的信息进行尺度因子解码及哈夫曼解码，得出的结果经过逆量化，立体声解码，混淆缩减，IMDCT，频率反转，合成多相滤波这几个模块之后，得出左右声道的PCM码流，再由主控模块将其放入输出缓冲区输出到声音播放设备。 2、主控模块 主控模块的主要任务是操作输入输出缓冲区，调用其它各模块协同工作。其中，输入输出缓冲区均由DSP控制模块提供接口。输入缓冲区中放的数据为原始mp3压缩数据流，DSP控制模块每次给出大于最大可能帧长度的一块缓冲区，这块缓冲区与上次解帧完后的数据（必然小于一帧）连接在一起，构成新的缓冲区。输出缓冲区中将存放的数据为解码出来的PCM数据，代表了声音的振幅。它由一块固定长度的缓冲区构成，通过调用DSP控制模块的接口函数，得到头指针，在完成输出缓冲区的填充后，调用中断处理输出至I2S接口所连接的音频ADC芯片（立体声音频DAC和DirectDrive耳机放大器）输出模拟声音。 3、同步及差错检测 同步及差错检测模块主要用于找出数据帧在比特流中的位置，并对以此位置开始的帧头、CRC校验码及帧边信息进行解码，这些解码的结果用于后继的尺度因子解码模块和哈夫曼解码模块。Mpeg1 layer 3的流的主数据格式见下图：主数据的组织结构图 其中granule0和granule1表示在一帧里面的粒度组1和粒度组2，channel0和channel1表示在一个粒度组里面的两个通道，scalefactor为尺度因子quantized value为量化后的哈夫曼编码值，它分为big values大值区和count1 1值区CRC校验：表达式为X16+X15+X2+1 3.1　帧同步 帧同步目的在于找出帧头在比特流中的位置，ISO 1172-3规定，MPEG1 的帧头为12比特的“1111 1111 1111”，且相邻的两个帧头隔有等间距的字节数，这个字节数可由下式算出：N= 144 * 比特率 / 采样率如果这个式子的结果不是整数，那么就需要用到一个叫填充位的参数，表示间距为N +1。 3.2　头信息解码 头信息解码目的是找出这一帧的特征信息，如采样率，是否受保护，是否有填充位等。头信息见下图：帧头信息结构图 其长度为4 字节，数据结构如下:typedef struct? tagHeader {unsigned int sync : 11 ; / / 同步信息unsigned int version : 2 ; / / 版本unsigned int layer : 2 ; / / 层unsigned int error2protection : 1 ; / / CRC校正unsigned int bit2rate2index : 4 ; / / 位率索引unsigned int sample2rate2index : 2 ; / / 采样率索引unsigned int padding : 1 ; / / 空白字unsigned int extension : 1 ; / / 私有标志unsigned int channel2mode : 2 ; / / 立体声模式unsigned int mode extension : 2 ; / / 保留unsigned int copyright : 1 ; / / 版权标志unsigned int original : 1 ; / / 原始媒体unsigned int emphasis : 2 ; / / 强调方式} HEADER 3.3　帧边信息解码 帧边信息解码的主要目的在于找出解这帧的各个参数，包括主数据开始位置，尺度因子长度等。帧边信息如下图所示：帧边信息(side_infomation)表 3.4　main_data_begin main_data_begin(主数据开始)是一个偏移值，指出主数据是在同步字之前多少个字节开始。需要注意的是，1.帧头不一定是一帧的开始，帧头CRC校验字和帧边信息在帧数据中是滑动的。2.这个数值忽略帧头和帧边信息的存在，如果main_data_