lfp001的专栏

　　【内容提要】 《用JAVA编写MP3解码器》系列文章将对JAVA实现MP3解码的技术细节作介绍，本着开源的精神，文中给出完整的MPEG 1.0/2.0/2.5 Audio Layer I/II/III 解码的JAVA源代码。在哈夫曼解码、逆量化和重排序、多相合成滤波等模块中采用了卓有成效方法来提高程序运行效率；采用了IMDCT、DCT经典的快速算法，根据自己对算法的理解编写代码，对快速算法...

      Layer1的编码更简单，解码端的代码也就比Layer2还简单不少。网络上还有部分老歌是采用Layer2压缩的，但Layer1编码方式的就很难找到了，手头的编码器没有Layer1编码方式，所以这些代码没有经过测试，不详细讲解解码过程了。作为一个完整的MPEG Audio解码器，我还是加入了这部分代码。解码Layer1的源码：/** Layer1.java -- MPEG 1....

      MPEG 1.0/2.0/2.5 对声音的压缩分三层：Layer I、Layer II和Layer III。相比于Layer3，Layer2的解码就简单得多了。      1.变量初始化  申明的成员变量在构造方法内初始化，这些常量值是从解码规范的文档里直接COPY过来的。      2.帧的数据结构  以Layer2编码的文件按帧存放，解码时也是逐帧解码。每一帧内依次存放位...

解码一帧Layer3第10步：音频输出  -- class Audio       这里给出音频输出的示例代码，后文给出的播放器是基于命令行，所以音频输出模块就写得很简单，如果你想了解音频输出细节，请查阅《Java API文档》中javax.sound.sampled库相关方法的文档。源码中第37行调用objSDL.open方法时设置了音频缓冲区大小为176400字节。音频缓冲应该设置多...

解码一帧Layer3第8步：多相频率倒置 (Inverse Quantize Samples)       也可以称为频率倒相（Frequency Inversion），在数据进入多相滤波器前进行频率倒相，把奇数序号子带的奇数号样本乘上-1，这样做的目的是校正多相滤波器组对频率的倒相。为了充分利用decodeFrame方法内的循环，把这部分简短的代码放进decodeFrame内。 ...

解码一帧Layer3第7步：IMDCT和子带混合 -- class Layer3内的hybrid方法       这一步可细分为3个步骤：      1.初始化加窗系数floatWinIMDCT[][]  初始化floatWinIMDCT[][]时直接代入相关公式，我这事先另外编程用公式把加窗系数计算出来，供程序中直接查表使用，而不是运行时进行初始化。初始化floatWinIMDCT...

解码一帧Layer3第6步：消混叠处理 -- class Layer3的antialias方法       消混叠（antialias）处理就是消除伪信号。相邻两个子带间互相干扰造成失真，为了减小这种影响，在信号送入IMDCT之前作消混叠处理。消混叠通过对子带作8点的蝶形变换实现。原理如下图： 图1 图2      经过逆量化后得到频域信号，一个粒度组内一个声道内共5...

解码一帧Layer3第5步：立体声处理 -- class Layer3的ms_stereo和i_stereo方法       MP3采用的立体声编码方式有中侧立体和强度立体声两种。      1.中侧立体声（Middle/Side stereo）简称MS_stereo，在这种模式中，用中/侧声道规格化值Mi/Si取代左/右声道的值Li/Ri，重建左/右声道的值Li/Ri用下述公式：...

解码一帧Layer3第4步：逆量化和重排序 -- requantizer方法       1.逆量化  逆量化的功能是把哈夫曼解码得到的值还原成576个频谱值。长块、短块分别用不同的公式：其中ISi为第i个哈夫曼码值，XRi为第i个逆量化值。 　　长块  576个频谱值分为21个增益因子（scale factor）频带（band），由intWidthLong[]保存这21...

解码一帧Layer3第3步：哈夫曼解码 -- huffmanDecoder方法  　　1.哈夫曼码表　共有33张码表，从ISO/IEC 11172-3复制一张码表出来，看看码表的庐山真面目，下面说到的哈夫曼树的构造及解码过程都以这一张表为例。码表如下所示：Huffman code table 6 x y hlen hcod No. 0 0 3 111 0 0 1 3 011 1 0...

解码一帧Layer3第2步：解码增益因子  -- getScaleFactors_1()和getScaleFactors_2()方法       增益因子（Scale Factor）数据存储在帧内的主信息中。主信息包含增益因子和用哈夫曼编码的主数据（main_data）。增益因子简单讲就是逆量化公式的指数中的一个因子。手册中解码主数据的伪码算法如下，其中MPEG 1.0由ISO/IEC ...

解码一帧Layer3第1步：帧边信息解码 -- getSideInfo()方法       帧边信息用于描述一帧内的主信息(增益因子和主数据)特征，而后文讲到的解码的增益因子、主数据是描述一个声道的，换一种说法，帧边信息每帧连续存储在一处，增益因子和主数据(可能多达各4个)分散存储在每帧数据中的2处(MPEG 1.0的单声道/MPEG 2.0/2.5的2声道)或4处(MPEG 1.0的2...

      MP3文件按帧（frame）依次存储，解码时也是逐帧解码，所以我们应该首先弄清MP3帧内的数据的封装形式。帧的结构如下图所示：       图中sync表示帧同步字，每一帧以同步字开始；side info表示帧边信息；main_data_end是帧边信息结构中的一个成员。      每一帧依次存放帧头（header）、帧边信息（side information）、主信...

      前文提到解析MP3标签，程序源码中也已经出现了调用解析MP3标签、打印MP3文件信息的功能，这儿先说说MP3文件信息的解析。      解析MP3的文件信息对MP3解码器来说只是一个附加功能，如果不加入这部分源码，同时删除掉前文源码中的相关调用，不影响解码播放。如果你想编写“迷你”型的MP3解码器，可以忽略这些附加的功能。      MP3的标签信息位于文件开始处或结尾处，用...

1.随机文件访问接口      对MP3解码时需要随机读取MP3文件，读取的文件既包括本地磁盘文件，也包括来自于网络的远程文件，两类文件按同一规范访问，为了实现这一目标，先定义一个随机文件访问接口，IRandomAccess.java，源码如下：/** IrandomAccess.java -- 随机访问文件接口** This program is free software...

　　文件以字节为单位读取，MP3解码器输入的数据是位流，即每次需要读取几比特，这就需要将字节流转换为比特流。解码器将文件按每次读取几比特将一个文件处理完，所以读取位流的方法以很高的频度被调用。也就是说，MP3文件是通过本类的方法每次将几比特送入解码器，从机而把一个文件解码完的。解码器的功能就是将送入的位流解码成PCM数据，然后由音频处理模块将PCM数据送入音频硬件播放。 　　设置缓冲区(...

1.解析帧头　帧头共4字节，从高位到低位这32比特的含义如下：比特数名称内容11sync0x7FF2version1=mpeg1.0, 0=mpeg2.02lay4-lay = layerI, II or III1error protection0=yes, 1=no4bitrate_index...

　　1.定义解码一帧的接口   ILayer123 　　Layer1、Layer2和Layer3这三个类都实现了ILayer123的decodeFrame方法。// ILayer123.javapackage jmp123.decoder;public interface ILayer123 { public void decodeFrame(int intFirstC...