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基于C51單片機的校園自助導覽儀設計

作者: 時間:2011-04-12 來源:網絡 收藏

摘要:在分析MP3標準算法的基礎上,實現MP3的編解碼,并對MP3編碼進行了多方面的優化;在上的MP3算法中加入無線功能,成為一種儀。經野外測試,效果良好。
關鍵詞:MP3編解碼;無線模塊;

引言
MP3是MPEG-I的音頻標準第三層壓縮模式。雖然算法比較復雜,但壓縮比最大在低碼率條件下基本能達到CD的音質效果。其壓縮比例高、音質失真小的特點使之成為用于當前PC、網絡、PDA等最為流行的音頻格式。在嵌入式系統中實現MP3音頻編解碼常見的有兩種方案;一種是硬件解碼(即通過專用的MP3解碼硬件進行解碼),其特點是可以實現較高的性能和較低的功耗,目前大多數商用MP3都采用這種方案;另外一種是軟件解碼(即完全依賴于嵌入式微處理器或DSP的處理能力),通過對MP3定點或浮點解碼程序實現解碼過程,該方案對嵌人式微處理器或DSP處理能力要求較高。
本文采取硬件解碼方案,在上實現了MP3的解碼,并加入無線功能,使其向產品靠攏,成為一種電子產品“儀”。它的功能和導游一樣,具備自助和電子的要素。
本文還對MP3編碼進行優化,除了算法優化和高級語言的優化之外,還進行了匯編級優化,大大降低了算法的復雜性。

1 系統總體
本設計是的一種電子產品,將旅游景點的解說以MP3格式存儲,通過無線形式實現智能控制。該系統能根據觀眾的位置和需要自動確定解說的語言和內容,使得每個觀眾不但可以得到每個展位、景點的完整信息,而且能夠感受到高清晰、低噪聲的音響效果。同時,本設計產品還配有鍵盤,可以對播放的音頻文件進行控制,滿足人性化的要求。系統總體框架如圖1所示。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/172872.htm

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1.1 MP3編碼與實現
MP3采用的是頻域編碼,即音樂信號自適應譜感熵編碼ASPEC(Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding of High Quality Music Signal)。
MP3的數據是以幀流的形式存儲或傳輸的,每個幀有幀頭和幀尾。為獲取較高的數據壓縮比,根據音頻位流語法,采用了較為復雜的位流結構。MP3碼流是由很多幀組成,每一幀由幀頭、壓縮的音頻數據及輔助數據等組成。幀頭是一個32位長的數據,它包含輸入輸出采樣率、輸出比特率以及單雙聲道等信息。對每一幀的576(單聲道,立體聲為1152)個輸入音頻采樣壓縮而得到音頻數據。具體的壓縮后的比特數可以根據下式得到:
幀內比特數=幀內采樣數×位率/采樣率 (1)
圖2是MP3音頻信號的編碼過程。就單聲道而言,MP3的一個編碼框包含1152個聲音取樣,每個取樣為16位。MP3編碼時,首先將原始輸入的16位PCM信號經過濾波器分析(filer bank analysis),轉換成32個等頻寬的子頻帶信號(subband signal)。然后透過改良式離散余弦轉換(Modified I)iscrete CosineTransforln,MDCT),將每個子頻帶信號再細分為18個次頻帶,根據第二心理聲學模型(Psychoacoustic Mode ID所提供的信噪比(Signal-to-MaskRatio,SMR),對每個子頻帶信號進行位元分配及量化編碼。最后,只要將編碼后的資料依照MPEG-I定義的位元串的形式輸出即可。


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