基于宽带声音子带编码的数据压缩算法的设计与实现

电子通信论文编号:TX056        论文字数:16390,页数:48

目 录
摘要   I
ABSTRACT  II
第一章绪论  1
1.1 课题的研究意义与现状  1
1.2 课题的研究目的及内容   3
第二章宽带音频压缩的技术基础   4
2.1 人耳的掩蔽效应  4
2.2 子带编码 5
2.3 修正的离散余弦变换(MDCT  6
2.4 音响信号压缩的分析模型   7
2.5 动态码位分配   8
第三章 MPEG-1宽带音频标准简介  9
3.1 MPEG-1宽带音频概述  9
3.2 MPEG-1音频编解码原理   10
3.2.1 MPEG-1音频编码的原理  10
3.2.2 MPEG-1音频解码的原理  10
3.3 MPEG-1音频标准第三层算法（MP3）   11
3.3.1 MP3算法编码原理   12
3.3.2 MP3算法解码原理   16
第四章宽带声音压缩算法的设计与实现   19
4.1 宽带声音压缩算法的设计   19
4.1.1 设计的整体思路  19
4.1.2 设计的模块图及流程图   19
4.2 宽带声音压缩算法的实现   25
4.2.1实现WAVE文件的播放   25
4.2.2实现录音编码  27
4.2.3实现MP3解码播放   28
第五章总结与展望  30
5.1 总结   30
5.2 展望  31
参考文献   32
致谢  33
附录   34

摘 要

数字音频作为一种存储、处理和传输声音的方法，在数字音频广播、Internet
Audio、多媒体通信等许多领域中得到广泛的应用。虽然音频数据的数据量不及视频数据，但与文本数据相比仍然庞大。高效数字音频压缩技术的研究一直在进行，并取得了许多成果。其中比较著名的有MPEG系列标准。
MP3是目前英特网上广泛流行的网际音乐格式，也可作为ISDN或卫星信道中使用的音频格式。运用MP3音频编码方案，可以将CD音质的原始数据缩减到原来的十二分之一，而不会降低声音的质量。即使是将原始数据压缩到二十四分之一，甚至更少，所获得的声音质量仍然比单纯通过采用降低采样频率的方法所获得的声音质量要高。因此开展MP3压缩编码技术的研究并加以实现具有很大的意义。
本文在分析和比较了基于宽带声音子带编码数据压缩算法之后，主要对MPEG-1音频编解码技术进行研究。首先，讲述了宽带音频编码中的关键技术，包括人耳的掩蔽效应、子带编码、改进型离散余弦变换(MDCT)及动态码位分配。然后，详细介绍了MPEG-1音频压缩算法的编解码原理及MPEG-1标准定义的3个层次。最后，文章重点研究了MPEG-1音频标准中的第3层算法(MP3算法)，设计并实现了MP3算法的编码与解码。

关键词 MPEG-1，宽带音频，子带编码，MP3

ABSTRACT

As a method of storing,processing and transporting sound,digital audio is widely used in many fields such as Digital Broadcast Audio,Internet Audio,multimedia communication etc.The efficient digital audio compression technologies have long been studied.The MPEG-1 audio standard is among them.
Now MP3 is a very popular Internet audio media,also suit for ISDN and satellite transmission use. By using MP3 audio coding,you may shrink down the original sound data from a CD by a factor of 12,without losing sound quality.Factors of 24 and even more still maintain a sound quality that is significantly better than what you get by just reducing the sampling rate and the resolution of your samples.So it is very important to research and realize this algorithm for us.
After analyzing and comparing the wideband audio algorithms based on subband coding,the paper mainly studies the MPEG-1 audio codec.First, it covers key technologies in wideband audio coding including auditory masking,Sub-Band Coding , Modified Discrete Cosine Transform and dynamic bit allocation.And then, it elaborates the algorithms of MPEG-1 audio compression and three independent layers of the MPEG-1 audio standard.Finally,it studies deeply in Layer Ⅲ(MP3) ,designs and achieves the MP3 algorithms of coding and decoding.

KEY WORDS  MPEG-1,wideband audio,Sub-Band Coding,MP3