MP3音频编解码技术标准
mp3音频格式解析
解析MP3音频格式一、概述MP3 文件是由帧(frame)构成的，帧是MP3 文件最小的组成单位。
MP3的全称应为MPEG1 Layer-3 音频文件，MPEG(Moving Picture ExpertsGroup)在汉语中译为活动图像专家组，特指活动影音压缩标准，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Layer-1、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，也就是说，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“感官编码技术”，即编码时先对音频文件进行频谱分析，然后用过滤器滤掉噪音电平，接着通过量化的方式将剩下的每一位打散排列，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。
名词解释：比特率是指每秒传送的比特(bit)数。
单位为bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送的数据越大。
比特率比特率表示经过编码（压缩）后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最小的单位，要么是0，要么是1。
比特率与音、视频压缩的关系，简单的说就是比特率越高，音、视频的质量就越好，但编码后的文件就越大；如果比特率越少则情况刚好相反。
采样率（也称为采样速度或者采样频率）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，单位用赫兹（Hz）来表示。
采样频率的倒数是采样周期（也称为采样时间），它表示采样之间的时间间隔。
mp3解码算法原理详解
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+13.1 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。
MP3解码算法原理解析
MP3解码算法原理解析1.压缩过程：MP3解码算法采用了一种称为“感知编码”的方法，这种方法可以根据人耳对声音敏感度的特点选择性地减少音频数据。
算法首先进行时域分析，将音频信号转换为频域表示，即将音频信号分解为一系列的频率分量。
然后，通过应用快速傅里叶变换将信号从时域转换到频域。
接下来，使用掩模(掩蔽阈值)来决定哪些频率分量可以被保留，哪些可以被丢弃。
掩模根据人耳对声音的感知灵敏度进行计算，对于较高音量的频率分量，掩模较高，而对于较低音量的频率分量，掩模较低。
根据掩模的结果，选择性地丢弃一些低音质部分。
接下来，对于保留的频率分量，使用非线性量化将其量化为一定数量的码字，以减少数据的表示大小。
非线性量化使用了较细的量化步长来表示低音质的区域，而使用较大的量化步长来表示高音质的区域，以更有效地利用比特位。
最后，使用霍夫曼编码对量化后的频率分量进行编码，以进一步减少数据的大小。
霍夫曼编码将出现频率较高的码字表示为较短的代码，而出现频率较低的码字表示为较长的代码，以最大程度地减少整体的数据大小。
2.解压缩过程：解压缩过程的目标是将压缩后的数据还原为原始音频信号。
首先，对于编码后的数据，使用霍夫曼解码将其还原为量化后的频率分量。
然后，使用逆量化过程将量化后的数据还原到原始的频率分量。
接下来，使用逆掩模过程，根据之前计算的掩模信息，将频率分量重新调整为原始音频的频域表示。
逆掩模过程恢复被掩模的频率分量，以便于后续的时域合成。
最后，使用逆傅立叶变换将频域信号转换回时域信号，并应用一些滤波器以平滑输出的音频信号。
这些滤波器可以去除可能出现的伪音频效应，并改善音频的质量。
综上所述，MP3解码算法通过压缩音频数据的方法实现了对音频的高效编码。
该算法通过应用感知编码，非线性量化和霍夫曼编码等技术来减少数据的表示大小。
通过解码过程，原始的音频信号可以被还原出来，使得人们可以在较小的文件大小下享受高质量的音频体验。
mp3压缩编码标准
mp3压缩编码标准
MP3（MPEG-1 Audio Layer III）是一种数字音频压缩编码标准，它是MPEG（Moving Picture Experts Group）制定的音频压缩标准
之一。
MP3编码标准使用了一种称为“感知编码”的技术，它利用
人耳对声音的感知特性来去除音频信号中的冗余信息，从而实现高
效的压缩。
MP3编码标准的主要特点包括以下几个方面：
1. 压缩比，MP3编码可以实现相对较高的压缩比，通常可以将
原始音频数据压缩到其约1/10至1/12的大小，而且在保持相对较
高的音质的同时实现了这一压缩比。
2. 损失压缩，MP3是一种损失压缩技术，这意味着在压缩过程
中会丢失一些音频信息，但通常这些丢失的信息对于人耳来说是难
以察觉的，因此可以接受这种损失以换取更高的压缩比。
3. 采样率和比特率，MP3编码标准支持不同的采样率和比特率，用户可以根据需要选择不同的设置来平衡音质和文件大小之间的关系。
常见的比特率有128kbps、192kbps、256kbps等，而常见的采
样率有44.1kHz、48kHz等。
4. 广泛应用，由于MP3编码标准具有较高的压缩比和良好的音质表现，因此在互联网上广泛应用于音乐下载、在线音乐流媒体等领域，成为了数字音频传输和存储的重要标准之一。
总的来说，MP3是一种高效的音频压缩编码标准，它在保证相对较高音质的同时实现了较高的压缩比，因此被广泛应用于音频领域。
mp3是什么东西
MP3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3）。
简而言之，它是一种音乐文件/音频文件的压缩格式。
它是在1991年由位于德国埃尔朗根的研究组织Fraunhofer-Gesellschaft的一组工程师发明和标准化的。
MP3是标准是MPEG－1国际标准中音频压缩层3的简称，单声道比特率一般取64kbps，在采样率44．1kHz的情况下，其压缩比可达12倍以上，是得到最高认知度的编解码器之一，被广泛应用于互联网。
MP3是利用音频压缩技术，将声音用1：10甚至1：12的压缩率压缩成容量较小的文件，可以保持较好的音质。
由于这种压缩方式的全称叫MPEGAudioLay er3，所以人们把它简称为MP3。
以MP3形式存储的音乐就叫作MP3音乐，能播放MP3音乐的设备就叫作MP3播放器
下载mp3可以用flashget或者其他下载工具下载。
常见的音频编码标准
常见的音频编码标准在自然界中人类能够听到的所有声音都称之为音频，它可能包括噪音、声音被录制下来以后，无论是说话声、歌声、乐器都可以通过数字音乐软件处理。
把它制作成CD，这时候所有的声音没有改变，因为CD本来就是音频文件的一种类型。
而音频只是储存在计算机里的声音。
演讲和音乐，如果有计算机加上相应的音频卡，我们可以把所有的声音录制下来，声音的声学特性，音的高低都可以用计算机硬盘文件的方式储存下来。
反过来，我们也可以把储存下来的音频文件通过一定的音频程序播放，还原以前录下的声音。
自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。
PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。
然而，3G网络带来了移动多媒体业务的蓬勃发展，视频、音频编解码标准是多媒体应用的基础性标准，但其种类较多，有繁花渐欲迷人眼之感。
那么常见的编码技术就是我们必须知道的，下面我们介绍一下最常见的编码技术。
1.PCMPCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写。
PCM编码的最大的优点就是音质好，最大的缺点就是体积大。
我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。
2.W A VWA V是Microsoft Windows本身提供的音频格式，由于Windows本身的影响力，这个格式已经成为了事实上的通用音频格式。
实际上是Apple电脑的AIFF格式的克隆。
通常我们使用W A V格式都是用来保存一些没有压缩的音频，但实际上W A V格式的设计是非常灵活（非常复杂）的，该格式本身与任何媒体数据都不冲突，换句话说，只要有软件支持，你甚至可以在W A V格式里面存放图像。
之所以能这样，是因为W A V文件里面存放的每一块数据都有自己独立的标识，通过这些标识可以告诉用户究竟这是什么数据。
在WINDOWS 平台上通过ACM（Audio Compression Manager）结构及相应的驱动程序（通常称为CODEC，编码/解码器），可以在W A V文件中存放超过20种的压缩格式，比如ADPCM、GSM、CCITT G.711、G.723等等，当然也包括MP3格式。
MP3编码原理概述
音频压缩由编码和解码两个部分组成。
把波形文件里的数字音频数据转换为高度压缩的形式(称为比特流)即为编码；要解码则把比特流重建为波形文件。
音频压缩可以分为无损(lossless)压缩和有损压缩。
无损压缩就是尽量降低音频数据的冗余度，以减小其体积。
音频信号经过编码和解码之后，必须要和原来的信号一致。
无损压缩的压缩率是比较有限的，不过现在比较出色的APE能做到50%的压缩率(本人用Monkey's Audio 3.97，Extra High压缩模式下压缩WAV，压缩率最低能达到52%)；有损压缩就是用尽一切手段，包括无损压缩用到的方法，丢掉一切能丢掉的数据，以减小体积。
而音频压缩后解码听起来起码是要跟原来差不多的，有损压缩的压缩比能大幅提高，MP3就是属于有损压缩，压缩比是12:1(128kbps)。
MP3文件是由帧(frame)构成的，帧是MP3文件最小的组成单位。
什么是帧?还记得最初的动画是怎么做的吗?不同的连续画面切换以达到动态效果，每幅画面就是一个“帧”，不同的是MP3里面的帧记录的是音频数据而不是图形数据。
MP3的帧速度大概是30帧/秒。
每个帧又由帧头和帧数据组成，帧头记录着该帧的基本信息，包括位率索引和采样率索引(这对理解ABR和VBR编码方式很重要)。
帧数据，顾名思义就是记录着主体音频数据。
上面说的都是MP3编码的基础，但事实上，早期的编码器都非常不完善，压缩算法近于粗暴，音质很不理想。
MP3的音质达到现在的水平有两次飞跃:人体听觉心理学模型(Perceptual Model)的导入和VBR技术的应用。
◆人体听觉心理学模型下面将简要介绍一下几个重要原理:1) 最小听觉门槛判定(The minimal audition threshold)人耳的听力范围是20Hz-20k Hz的频率范围，但是人耳对不同的频率声音的灵敏度是不同的，不同频率的声音要达到能被人耳听到的水平所需要的强度是不一样。
音频解码方案
音频解码方案随着无线音频设备的普及和音频技术的不断提升，音频解码方案成为了重要的技术问题。
本文将介绍几种常见音频解码方案及其实现方式。
1. MP3解码方案MP3是目前使用最广泛的音频压缩格式之一，具有音质高、压缩比大的优点。
其解码方案主要有软解和硬解两种。
软解方案是指使用软件对MP3进行解码。
这类解码方案在PC、手机等设备上广泛使用，通常采用基于CPU的解码器，但是处理性能限制导致负载较大，无法在低功耗设备上使用。
硬解方案是指使用硬件（如DSP）对MP3进行解码。
这类方案能够较好地解决CPU负载问题，并支持低功耗设备。
但同时也要求硬件性能较高，成本较高。
2. AAC解码方案AAC是一种由MPEG开发的音频编码格式，具有比MP3更好的音质表现。
其解码方案主要有软解和硬解两种。
软解方案使用CPU对AAC进行解码，占用较小的硬件资源，适用于手机等低功耗设备。
但随着AAC压缩格式的逐渐普及，软解方案在性能上逐渐显得不易满足用户需求。
硬解方案是指使用专门的音频解码芯片对AAC进行硬件解码，具有更好的性能表现，但也会增加硬件成本。
3. FLAC解码方案FLAC是一种无损音频压缩格式，可以实现无损压缩。
其解码方案主要有软解和硬解两种。
FLAC软解方案常见于使用PC等高性能设备的场景中，采用基于CPU的解码器解码，其优点在于可以支持更高的音质和数据传输速度。
FLAC硬解方案则通常使用专门的音频解码芯片对FLAC进行硬件解码，虽然成本较高，但也能够实现更高的性能表现。
4. LDAC解码方案LDAC是索尼公司新开发的一种无线音频传输技术，支持高达990kbps的高码率传输。
其解码方案主要有软解和硬解两种。
软解方案主要是在使用智能手机、个人电脑等设备的时候应用，使用CPU进行解码，具有较好的性能表现。
硬解方案则主要应用于高级音频设备上，如无线音响、蓝牙耳机等。
通过使用硬件解码芯片，可以达到更好的音质表现和低功耗的需求。