Luận Văn Phân tích và ứng dụng chuẩn MP3

Đề tài:
MỤC 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 đặc 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 dùng 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.