基于DSP的MP3解码系统设计

MP3解码的DSP实现

MP3 文件的格式

MP3是目前世界上最流行的音频格式之一，其采用了MPEG -1 Ⅲ层标准压缩编码格式。遵循MP3标准的音乐具有很高的压缩率和较高的保真度，其压缩比可达1：10 ～12，即1分钟CD音质的音乐经过MP3压缩编码后，可以压缩到1兆左右而基本保持不失真。MP3的压缩率很高，失真也较小，但它的算法也较为复杂。MP3文件的内容是音频位流数据文件，它由若干个数据帧组成，每个数据帧的构成如图6所示。每帧中的音频数据含有1152个原始音频信号的采样信息，并且经过霍夫曼编码形成。数据帧的其它内容分别为：

头标信息：音频位流的一部分，它包含同步和状态信息。校验字:音频位流的一部分，它包含用于错误检测的信息。
辅助信息：音频位流的一部分，它包含每帧中可用于解码的相关信息。
缩放因子信息：音频位流的一部分，它包含用于计算音频数据量化比例因子的信息。
霍夫曼编码数据：音频位流的一部分，它包含每帧中所有原始音频采样数据的霍夫曼编码。
附加数据：音频位流的一部分，它可包含一系列用户定义的辅助数据。


图6　MP3位流数据帧示意图

MP3解码
　　
LayerⅢ采用了较复杂的比特流结构。解码程序的流程图如图7所示。首先获得每一帧的同步字，取得头信息，从而获得各相应参数，根据对头信息的解析进而得到实际的一帧音频数据。读取主数据获得比例因子数据，对样本进行解码，然后对解码样本顺序进行倒置，如果块类型(BlockSp lit_ type)和标志类型( Flag_typ)都为1时，对样本进行重新排序，根据边信息中霍夫曼码本的选择信息进行霍夫曼解码，然后进行反量化，根据帧头的立体声信息，对反量化结果进行立体声处理。最后通过混迭处理、IMDCT和合成滤波器重建数字音频信号。


图7　MP3解码流程

结束语

系统采用了高性能的芯片及性能优良的模拟接口，具有很强的信号处理能力，可以高质量地完成立体声的解码算法。在系统的软硬件的基础上，显示器和键盘等，可以增加用户接口。该系统可以集成在数码相机等产品中增加MP3播放机功能，具有广阔的推广应用前景