Analyse der MP3-Dateistruktur


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Analyse der MP3-Dateistruktur

MP3 FORMAT

ü ID3:

mp3 format

Normalerweise befindet es sich in mehreren Bytes am Anfang oder Ende einer MP3-Datei und zeichnet Sänger, Titel, Albumname, Ära, Stil und andere MP3-Dateiinformationen auf.

ID3 ist in zwei Versionen unterteilt, die V1-ID3-Version ist am Ende des 128-Wort-Dateiabschnitts festgelegt, sie beginnt mit dem TAG-Zeichen. Wenn keine ID3V1-Informationen vorhanden sind, wird davon ausgegangen, dass keine ID3V1-Informationen vorhanden sind, die V2 ID3-Version steht am Anfang von mp3 und die Länge ist variabel.

ü Abtastrate:

Die Anzahl der Samples, die pro Sekunde aus einem kontinuierlichen Signal extrahiert werden, um ein diskretes Signal zu bilden. Sie wird in Hertz (Hz) ausgedrückt. Die Abtastrate bezieht sich auf die Abtastfrequenz bei der Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal, d. h. wie viele Punkte pro Zeiteinheit abgetastet werden. Je höher die Abtastrate, desto realistischer und natürlicher wird der Klang. Bei den heutigen großen Aufnahmekarten ist die Abtastrate im Allgemeinen in drei Stufen unterteilt: 22,05 KHz, 44,1 KHz und 48 KHz. 22,05 KHz kann nur die Klangqualität von UKW-Radio erreichen, und 44,1 KHz ist die theoretische Grenze der CD-Klangqualität, und 48 KHz ist genauer.

ü Bitrate:

Die Bitrate bezieht sich auf die Anzahl der Bits (Bits), die pro Sekunde übertragen werden. Die Einheit ist bps (Bit pro Sekunde). Je höher die Bitrate, desto mehr Informationen werden übertragen. In den Audio- und Videobereichen wird Bitrate oft mit Bitrate übersetzt. Die Bitrate gibt an, wie viele Bits pro Sekunde die codierten (komprimierten) Audio- und Videodaten darstellen sollen, und ein Bit ist die kleinste binäre Einheit. 0 oder 1. Die Beziehung zwischen Bitrate und Audio- und Videokomprimierung ist einfach, dass je höher die Bitrate, desto besser die Audio- und Videoqualität, aber desto größer die codierte Datei; wenn die Bitrate niedriger ist, ist die Situation genau umgekehrt.

Bitrate = Abtastrate * Anzahl der Abtastungen * Anzahl der Kanäle

ü Bitrate/Stream/Bitrate:

Es bezieht sich auf den Datenstrom, der von Audio- und Videodateien in einer Zeiteinheit verwendet wird. Das allgemeine Verständnis ist die Abtastrate, die der wichtigste Teil der Qualitätskontrolle bei der Audio- und Videocodierung ist. Im Allgemeinen verwenden wir die Einheiten Kb/s und Mb/s. . Im Allgemeinen gilt: Je höher der Codestrom, desto niedriger die Komprimierungsrate und desto höher die Qualität. Je höher der Codestrom, desto höher die Abtastrate pro Zeiteinheit, desto höher der Datenstrom, desto höher die Genauigkeit und desto näher kommt die verarbeitete Datei der Originaldatei.

ü-Code:

Aus Sicht der Informationstheorie sind die Daten, die die Informationsquelle beschreiben, die Summe der Redundanz von Informationen und Daten, nämlich: Daten = Informationen + Datenredundanz. Das Audiosignal weist eine Korrelation im Zeitbereich und im Frequenzbereich auf, d. h. es besteht Datenredundanz. Wenn man Audio als Quelle nimmt, besteht die Essenz der Audiocodierung darin, die Redundanz im Audio zu reduzieren.


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Volume Booster – Lautstärke-Equalizer

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Volume Equalizer

Die Lautstärkeerhöhung muss nicht nur in MP3-Dateien, sondern in allen gängigen Audioformaten und jetzt sogar in Videos erreicht werden.

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Mp4Gain hat diesen Vorteil und es ist einzigartig, dass es die beste Lautstärkenormalisierung (Lautstärkeerhöhung) der Welt bieten kann … weil Mp4Gain ohne Zweifel den besten Algorithmus der Welt hat, um die Lautstärke zu erhöhen.}

Und jetzt bietet es es sowohl für Audiodateien als auch für Videodateien an, es ist wirklich ein Durchbruch, den viele von Ihnen genießen.

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Vorbei sind die Jahre, in denen es eine ziemliche Errungenschaft war, mp3s zu standardisieren, und das wurde jetzt von Mp4Gain weit übertroffen.

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Mp4Gain bietet eine sehr ausgefeilte Auswahl an Optionen zum Normalisieren von Audio. Es bietet vom Replay Gain (für diejenigen, die diese Option verwenden möchten) sowie eine Reihe anderer Einstellungen, um genau das zu optimieren, was der Benutzer erreichen möchte.

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MP3-Decodierungsalgorithmus. Teil 2

MP3-Decodierungsalgorithmus. Teil 2

MP3 decoding algorithm

Synchronisierung und Fehlerprüfung beinhalten ein Header-Informations-Decodierungsmodul.

MP3 decoding algorithm

Nachdem das Hauptsteuermodul zu arbeiten beginnt, leitet das Hauptsteuermodul den Datenpuffer des Bitstroms an das Synchronisations- und Fehlerprüfmodul weiter. Dieses Modul enthält zwei Funktionen, nämlich Decodierung von Header-Informationen und Frame-Decodierung. Decodierung von Seiteninformationen, Skalierungsfaktor-Decodierung und Huffman-Decodierung werden gemäß Ihren Informationen durchgeführt, und die erhaltenen Ergebnisse werden nach inverser Quantisierung, Stereo-Decodierung, Alias-Reduktion, IMDCT, Frequenz erhalten Inversion und synthetische Polyphasenfilterung. des linken und rechten Kanals wird dann vom Hauptsteuermodul in den Ausgangspuffer gelegt und an das Tonwiedergabegerät gesendet (kurz gesagt, es ist sehr kompliziert).

2. Hauptsteuermodul
Die Hauptaufgabe des Hauptsteuermoduls besteht darin, die Eingangs- und Ausgangspuffer zu betreiben und andere Module zur Zusammenarbeit aufzurufen. Darunter werden die Eingangs- und Ausgangspuffer von der DSP-Steuermodulschnittstelle bereitgestellt.

Die Daten im Eingangspuffer sind der ursprüngliche mp3-komprimierte Datenstrom, und das DSP-Steuermodul stellt jedes Mal, wenn er zu einem neuen Puffer verkettet wird, einen Puffer bereit, der größer als die maximal mögliche Rahmenlänge ist.

Die im Ausgangspuffer gespeicherten Daten sind die decodierten PCM-Daten, die die Amplitude des Tons darstellen. Er besteht aus einem Puffer fester Länge.Das Aufrufen der Schnittstellenfunktion des DSP-Steuermoduls gibt den Hauptzeiger zurück.Nachdem der Ausgangspuffer gefüllt ist, wird die Interrupt-Verarbeitung aufgerufen,um an den Audio-ADC-Chip (DAC-Stereo-Audio und ADC-Audio) zu senden, der mitdem verbunden ist I2S-Schnittstelle. DirectDrive-Kopfhörerverstärker) zur Ausgabe von analogem Ton.

3. Synchronisation und Fehlererkennung
Das Fehlererkennungs- und Synchronisationsmodul wird hauptsächlich verwendet, um die Position des Datenrahmens im Bitstrom zu finden und den Rahmenkopf, den CRC-Prüfcode und die Rahmenseiteninformationen von dieser Position zu dekodieren, und die Dekodierergebnisse werden für nachfolgende Skalierungsfaktoren verwendet. Decodermodul und Huffman-Decodermodul. Das Hauptdatenformat des Mpeg1-Layer-3-Streams ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Stammdaten-Flussdiagramm

Darunter stellen granule0 und granule1 die Granularitätsgruppe 1 und die Granularitätsgruppe 2 in einem Frame dar, channel0 und channel1 stellen zwei Kanäle in einer Granularitätsgruppe dar, scalefactor ist der quantisierte Wert von scale factor ist der quantisierte Huffman-Codierungswert, der sich aufteilt für große Werte ​​und count1 1 Wertebereich

CRC-Prüfung: Ausdruck ist X16+X15+X2+1

3.1 Rahmensynchronisation
Der Zweck der Frame-Synchronisation besteht darin, die Position des Frame-Headers im Bitstrom herauszufinden. Gemäß ISO 1172-3 hat der MPEG1-Frame-Header 12 Bit „1111 1111 1111“, und die zwei benachbarten Frame-Header sind durch Bytes mit gleichem Abstand voneinander getrennt.

MP3-Decodierungsalgorithmus.

MP3-Decodierungsalgorithmus.

MP3 decoding algorithm

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MP3 decoding algorithm

1: Einführung in die allgemeine Struktur des MP3-Codecs
MP3-Decodierungsprozess

Sehen Sie verblüfft aus, oder? Hier gibt es viele Konzepte, die nacheinander erklärt werden müssen.

Bitstream: Bitstream ist ein Inhaltsverteilungsprotokoll. Es verwendet ein effizientes Software-Verteilungssystem und Peer-to-Peer-Technologie, um große Dateien (z. B. einen Film oder eine Fernsehsendung) gemeinsam zu nutzen, und ermöglicht jedem Benutzer, Upload-Dienste als Netzwerk-Umverteilungsknoten bereitzustellen. (Da kein Fachmann diesen Inhalt studiert hat, werde ich ihn vorerst als Datum interpretieren, und der interne Inhalt wird Zeit haben, zu diskutieren.)

Synchronisation und Fehlerprüfung – Die Übertragung und Synchronisation von MP3-Datenströmen basiert auf Frames. Ein Frame ist die kleinste Formateinheit von MP3, sie kann nicht mehr geteilt werden. Der Header jedes Frames enthält grundlegende Informationen über den aktuellen Frame, einschließlich Timing-Informationen. Die Zusammensetzung der Sync-Informationen ist ‘1’, die 12 aufeinanderfolgende Bits enthält. Der erste Schritt bei der mp3-Videodecodierung besteht darin, den Decoder mit dem Eingangsdatenstrom zu synchronisieren. Nach dem Starten des Decoders kann dies erfolgen, indem in den Daten nach 12 aufeinanderfolgenden Bits von ‘1’s gesucht wird. Sobald die Synchronisationsinformationen erhalten sind, sind die nachfolgenden Frame-Header-Informationen: Frame-Header-Informationen, die Informationen wie Abtastrate, Füllbits und Bitrate enthalten.

Huffman-Decodierung: Sie können es so verstehen, ich mache eine Eins-zu-Eins-Korrespondenz zwischen verschiedenen Daten durch eine Tabelle und verwende diesen entsprechenden Code, um die ursprünglichen Informationen darzustellen, dann die Zahl mit hoher Häufigkeit, ich verwende den kürzestmöglichen Code, um Zahlen darzustellen die seltener vorkommen, werden durch längere Codes dargestellt. Dadurch wird die Inhaltsmenge reduziert, die die Informationen darstellen. Und nach der Übertragung kann es gemäß diesem Vergleichscode wiederhergestellt werden. Wahrscheinlich ist das der Anfang.

Die umgekehrte Quantisierung stellt die Umkehrung des Quantisierungsprozesses dar. Wenn Sie dies verstehen wollen, müssen Sie den Quantisierungsprozess lernen.

IMDCT: IMDCT ist die Abkürzung, der vollständige Name lautet: Inverse Modified Discrete Cosine Transform (Inverse Modified Discrete Cosine Transform). In MP3 muss dieser Algorithmus verwendet werden, um die Eingangsdaten aus dem Frequenzbereich in den Kosinusbereich zu transformieren und Kompensationsoperationen an der Teilbandfilterung durchzuführen. Das invers quantisierte Signal wird unter Verwendung der inversen diskreten Cosinus-Transformationsformel transformiert.