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MP3-Decodierungsalgorithmus. Teil 2

Synchronisierung und Fehlerprüfung beinhalten ein Header-Informations-Decodierungsmodul.

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.

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MP3-Decodierungsalgorithmus.

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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.

Das im MP3-Format beschriebene Konvertierungsprogramm.

Heutzutage werden die meisten Schallplatten, die Menschen fast jeden Tag hören, in Form der allgegenwärtigen MP3-Dateien erstellt, da sie das gebräuchlichste und beliebteste Format zum Speichern von Toninformationen sind.

Nun werden die Natur dieser Art von Daten, der Codec selbst und die Geschichte der Codierungsprinzipien diskutiert. Außerdem gibt es praktische Tipps, wie man MP3-Dateien eines anderen Typs in ein anderes Format konvertiert oder andere MP3-Dateien erstellt. Dies ist jedoch sehr einfach, abhängig von der Verwendung spezieller Verfahren.

WAS IST DAS MP3-FORMAT?
Bis heute berücksichtigen nur wenige die Tatsache, dass eine Stimme in diesem Format vorliegt. Wenn Sie nicht in der Natur der Audiokodierungsprinzipien sind, kann ich im Grunde nur sagen, dass Sie Audioinformationen komprimieren.

MP3-Format

Monetarisiert durch optAd360

Früher war das grundlegende Format zum Speichern von Musikdateien WAV. Diese Informationen nehmen zu viel Platz auf der Festplatte ein, und im Laufe der Zeit ist diese Art von Daten ziemlich unpraktisch geworden. Insbesondere bezieht es sich auf jene Zeiten, als Musik begann, sich aktiv im Internet zu befinden. Dann ist eine Audiokomprimierung erforderlich, um die Größe des Quellmaterials zu reduzieren. Tatsächlich, wenn wir das WAV-Format in MP3 konvertieren, wird die Platzersparnis sofort sichtbar (der Track benötigt 10-mal weniger Platz, außerdem wird die Struktur des neuen Formats so beschrieben, Sie können sogar einige Informationen über den Track eingeben, z B. der Name des Künstlers, des Songs, des Albums, des Erscheinungsjahres und auch einige grundlegende technische Merkmale des Audios).

Konvertieren Sie MP3-Dateien

Es wird auf ein bestimmtes Textfeld in der Dateistruktur gesetzt, das als ID3-Tag bezeichnet wird, nachdem alle Informationen vervollständigt wurden, die im Player-Fenster angezeigt werden können.

GESCHICHTE

In der heutigen Welt gibt es viele Meinungsverschiedenheiten darüber, wer genau diese Art von Daten erstellt. Obwohl das MP3-Format sozusagen ein allgemeineres Konzept von MPEG ist, das von der Firma Moving Picture Experts Group etabliert wurde, ist die Entwicklung der eigentlichen Codierungstechnologie in MP3 die Fraunhofer-Institutsgruppe, die zuerst den The Lame MP3-Encoder vorschlug Wer den Codec Codec im Glossar erklärt nutzt, ist diesbezüglich das erste Kriterium.

WAV zu MP3

Das war Mitte der 90er Jahre, damals konnte dieses Audio (MP3-Datei) jedoch nur mit Hilfe eines Software-Players abgespielt werden, sodass die neue Technologie bis dahin weit verbreitet war. Es hat den ersten Home-Player herausgebracht und der tragbare Player wird zu Beginn dieses Standards nur als Single verwendet. Allerdings hat es mittlerweile viele Konkurrenten. Es ist nur an die Begründung für die Kodierung gebunden, wodurch die Menge an Ausgangsmaterial reduziert werden kann.

KODIERUNG UND KOMPRIMIERUNG DES HAUPTTONS.
Das Wichtigste dabei, wenn das Ausgangsmaterial ins MP3-Format übersetzt wird: Nicht alle Schnitte werden vom menschlichen Ohr auf heimischer Ebene erkannt. Generell wird der Track eine Standard-Samplerate von 44.100 Hz mit einer Bitrate von 320 kbit/s und 128 kbit/s haben; es ist schwer, den Unterschied im Klang zu sehen. Aus diesem Grund werden bestimmte Eigenschaften des Audios während des Komprimierungsprozesses reduziert.

Der Unterschied kann nur von den ohnehin schon empfindlichen Ohren der Menschen oder durch die Verwendung von Geräuschen aus spezialisierten Programmen wahrgenommen werden. Tatsächlich arbeitet kaum jemand im Studio im komprimierten MP3-Format. Er ist nur in die Endphase des Masterings und der Postproduktion involviert, wenn alle Tracks quantitativ aufeinander abgestimmt werden müssen, um zu normalisieren, welche Bereiche veröffentlicht werden müssen, um das vollständige Album zu veröffentlichen. Hören Sie danach auf.

GRUNDLEGENDE KLANGCHARAKTERISTIK

Wie wir alle wissen, hat jedes Audiomaterial mehrere Hauptparameter, die seine Klangqualität bestimmen. Und hier ist das MP3-Format keine Ausnahme. Als wichtigste Merkmale sind die betrachtete Abtastfrequenz (der gängigste Standard 44,1 kHz), die Bitrate (akzeptierte Werte für den Grundstandard 128 kbit/s) und der Tonmodus (Mono, Stereo, 5.1 Surround, 6.1 bzw 7.1). Im Allgemeinen wird die letztere Option nicht immer in Betracht gezogen, und der Fokus für die Bestimmung einer Qualitätsverfolgung liegt viel mehr als auf den ersten beiden Merkmalen.

Analyse des Prinzips des MP3-Decodierungsalgorithmus. Teil 2

Die Synchronisierung und Fehlerprüfung umfasst ein Header-Informations-Decodierungsmodul.

Nachdem das Hauptsteuermodul zu arbeiten beginnt, überträgt das Hauptsteuermodul den Datenpuffer des Bitstroms an das Synchronisations- und Fehlerprüfmodul. 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 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 komprimierte MP3-Datenstrom. Das DSP-Steuermodul stellt jeweils einen Puffer bereit, der größer als die maximal mögliche Rahmenlänge ist. Dieser Puffer ist derselbe wie die Daten nach dem letzten Offset (muss weniger als ein Frame sein), die verkettet sind, um einen neuen Puffer zu bilden.

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 ihn an den angeschlossenen Audio-ADC-Chip (Stereo-Audio-DAC und Audio-ADC)auszugeben die 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.