Thạc Sĩ Âm thanh số - Chuẩn MPEG - 1 Layer III Phân tích và ứng dụng

Âm thanh số - Chuẩn MPEG - 1 Layer III Phân tích và ứng dụngMỤC LỤC
Mục lục 1
Lời mở đầu . 5
Các thuật ngữ thường dùng 6
PHẦN 1 : LÝ THUYẾT . 7
CHƯƠNG I: CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ÂM THANH . 7
I. Các đac tính cơ bản của âm thanh . 7
1. Tần số sóng âm 7
2. Biên độ sóng âm 8
II. Khái quát về âm thanh số 9
1. Lấy mẫu rời rạc thời gian, tín hiệu audio tương tự . 9
2. Lượng tử hoá và các mẫu rời rạc thời gian . 9
3. Tỉ số tín hiệu trên sai số (Signal-to-error ratio) 10

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MPEG 11
I. GIỚI THIỆU 11
1. MPEG là gì? 11
2. So sánh các chuẩn MPEG: . 11
3. Âm thanh MPEG . 12
4. Hoạt động: . 13
II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MPEG 14
1. Lược đồ mã hóa Perceptual Subband . 14
2. Giải thích về hiệu qủa che (masking effect) 14
a. Nén âm thanh MPEG 15
b. Hiệu quả che . 16
3. Các lớp âm thanh MPEG 17
a. Lớp I (Layer I) . 18
b. Lớp II (Layer II) 18
c. Lớp III (Layer III) 19
III. CÁC THÔNG SỐ DÙNG TRONG MPEG 20
1. Mode 20
2. Sampling Frequency (tốc độ lấy mẫu) . 21
3. Bit Rate 21
CHƯƠNG III: MÃ HÓA THỤ CẢM . 23
I. CƠ SỞ ÂM TÂM LÝ 23
1. Ngưỡng nghe tuyệt đối (absolute threshold of hearing) . 23
2. Các băng tới hạn(critical bands) 23
3. Hiện tượng che (masking) . 24
II. MÃ HÓA BĂNG PHỤ 26
III. MÃ HOÁ BIẾN ĐỔI 26
IV. MÃ HOÁ MP3 ( MP3 ENCODING) 27
1. Phân tích phép biến đổi Fourier nhanh (FFT analysis) . 27
2. Ngưỡng che(Masking Threshold) 28
3. Băng lọc phân tích (Analysis Filterbank) 28
4. MDCT với cửa sổ động . 28
5. Chia tỉ lệ và lượng tử hóa (Scaling và Quantization) . 29
6. Mã hóa Huffman và sinh ra dòng bit (Huffman Coding and Bitstream Generation) . 30
7. Thông tin (Side Information) 32
CHƯƠNG IV: GIẢI MÃ MPEG1 LỚP 3 33
I. GIẢI MÃ MP3 (MP3 DECODING) 33
1. Định dạng khung (Frame Format) 33
a. Tiêu đề . 34
b. Thông tin (side infomation) 38
c. Dữ liệu chính (main data) 39
d. Dữ liệu phụ (Ancillary Data) . 40
2. Giải mã Huffman . 40
3. Lượng tử hoá lại (requantization) 41
4. Sắp xếp lại thứ tự ( reordering) . 42
5. Giải mã stereo . 42
a.Giải mã Stereo MS 42
b.Giải mã cường độ stereo 43
6. Giảm biệt danh (Alias Redution) 43
7. IMDCT . 44
8. Khối lọc đa pha tổng hợp ( Synthesis Polyphase Filterbank) . 46
II. NHÌN CHUNG VỀ HIỆU QUẢ CÁC
GIẢI THUẬT GIẢI MÃ MP3 . 46
1 . Giải mã Huffman . 46
2 . Bộ lượng tử hóa lại (Requantizer) 48
3. Phép biến đổi cosin rời rạc cải tiến đảo ngược (IMDCT) 51
4. Băng lọc đa pha ( Polyphase Filterbank) 53
PHẦN 2: XÂY DỰNG PHẦN MỀM . 57
CHƯƠNG I:GIAO DIỆN VÀ THUYẾT MINH CHƯƠNG TRÌNH 57
1. Thanh SkinProgress . 58
2. Nút Minimize 58
3. Nút Colse . 58
4. Timer . 58
5. Tổng thời gian . 58
6 .Nút Open . 58
7 .Nút Play . 58
8. Nút Pause 59
9. Nút Stop . 59
10. Thanh tiến trình . 59
11 . Nút Volume 59
CHƯƠNG II : LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU 60
I. SƠ ĐỒ KHỐI 60
II. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 61
III. CẤU TRÚC DỮ LIỆU . 63
1. File Agrs.h . 63
a. Lớp MPArgs 63
b. Cấu trúc MPInfo 66
c. Cấu trúc frame . 66
2. File Common.h . 67
a. Cấu trúc ID3TagStruct 67
b. Cấu trúc gr_info_s 67
c. Cấu trúc bandInfoStruct . 68
d. Cấu trúc III_sideinfo . 68
3. File Elsound.h 69
a. Cấu trúc esInputMode . 69
b. Cấu trúc esOutputMode 69
c. Cấu trúc esPlayerMode . 69
d. Cấu trúc esPlayerError 69
4. File Huffman.h . 70
IV. ĐỊNH NGHĨA . 70
1. Các định nghĩa dung trong tập tin <Common.h> 70
2. Các định nghĩa dùng trong Player.h . 71
3. Các định nghĩa dùng trong Resource.h 71
PHẦN 3 : TỔNG KẾT . 72
Tài liệu tham khảo 73

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại bùng nổ của công nghệ thông tin, việc truyền tải dữ liệu là nhu cầu cần thiết. Đặc biệt là việc gởi dữ liệu theo đường Internet, vì chất lượng đường truyền thấp nên cần phải nén dữ liệu nhỏ gọn để thuận lợi cho việc upload hay download. Đối với lĩnh vực âm nhạc cũng vậy, nhu cầu gởi tặng bài hát cho nhau , nghe nhạc trực tuyến trên mạng rất phổ biến vì vậy việc nén file nhạc vô cùng cần thiết để tiết kiệm đường truyền, thời gian và tiền bạc.
Để giải quyết vấn đề này MPEG có rất nhiều chuẩn để nén như MPEG 1, MPEG 2, dùng để nén file theo nhiều cách khác nhau. Một trong những chuẩn phổ biến là chuẩn MPEG 1, trong khuôn khổ đề tài này chúng em chỉ tìm hiểu về chuẩn MPEG 1 Layer 3 hay còn gọi là mp3 và minh hoạ bằng một chương trình giải mã file mp3, sau đó phát ra loa.

CÁC THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG
MDCT Modified Discrete Cosine Transform.
IMDCT Inverse Modified Discrete Cosine Transform.
Sample rate Tốc độ lấy mẫu.
FFT Fast Fourier Transform.
DFT Discrete Fourier Transform.
Signal-to-noise (S/N) Tỉ số giữa tín hiệu và nhiễu.
CRC Cyclic Redundancy Check .
ADC Analog to Digital Converter.
CODEC CODer/DECoder.
CPU Central Processing Unit.
DCT Discrete Cosine Transform .
DSP Digital Signal Processor.
FS Sampling Frequency, e.g. 44100 Hz for CD audio.
FIFO First in, first out.
FLOP Floating-point operation.
FPU Floating point unit. Hardware math acceleration. inside a CPU.
ISO International Standards Organisation.
MFLOPS Million floating-point operations per second.
MPEG Motion Picture Expert Group. Working group within ISO.
PCM Pulse Code Modulation. Output from an ADC
NỘI DUNG BÁO CÁO1. Yêu cầu của đề tài.2. Tìm hiểu về kỹ thuật mã hóa thụ cảm.3. Phân tích MPEG-1 Layer 3 (MP3).
4. Giới thiệu chương trình.
5. Kết luận và hướng phát triển.

PHẦN I: YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI· Các kỹ thuật mã hoá âm thanh· Phân tích quá trình mã hóa mpeg 1 layer 3.· Phân tích quá trình giải mã mpeg 1 layer 3.
· Viết chương trình giải mã tập tin MPEG-1 Layer III, phát lại ra loa.
[HR][/HR]​