MP3技术浅释  2012/3/1

  近年来,MP3技术受到了广大消费者的热烈欢迎。它的确是一种非常好的技术。一张和普通CD一样的碟片,可以储存高达600多分钟的高质量音乐,比普通CD多了将近10倍。尤其是随着Flash存储器的价格的降低,便携式的MP-3更受到广大消费者的欢迎。现在512MB的便携式MP3播放器的价格在200－300元人民币左右,这已经是在广大的学生的购买能力范围之内。在2005年,国内全年的销售额达到了674.2万台。比2004年增长69%。而全球的销售量更高达5,600万台。根据In-Stat的预计,到2010年全球的MP3销售量将会达到2.86亿台。真可以说它是消费产业中的一颗灿烂的明星。

MP3的算法是很复杂的,在这里,我们将对MP3的算法进行一些深入浅出的解释和说明。

概述

MP3其实并不是什么新技术。它实际上就是一种音频压缩技术。而这种音频压缩技术早就在VCD中已经采用了。也就是MPEG-1的音频压缩技术。只不过现在把这种技术单独拿出来应用到音乐唱盘中去。但是为什么它会引起这么大的轰动呢？

在80年代初期,当时还广泛流行着密纹唱片,发明了CD唱盘。CD是Com-pactDisk的缩写。意思是轻便的碟片。CD唱盘相对于密纹唱片在技术上是一大进步。它第一次把高密度的激光存储技术应用到消费类电子产品中去。相对于原来的机械式密纹唱片,它带来了很多优点：音质好、体积小、重量轻、便于携带。相对于磁带录音机来说,它没有直接的机械接触,因而噪声低,不会磨损,使用寿命和保存时间提高很多。尤其重要的是,它第一次用数字技术代替了模拟技术,这为今后MP3的发展奠定了基础。

到80年代中期,CD唱盘的技术日益成熟,但是售价还比较贵。经过了将近10年的发展,CD唱盘现在已经完全取代了密纹唱片,也在很大程度上取代了录音机。它几乎已经深入到了每一个家庭。在汽车音响中也成为了标准装备。看来真象要千秋万代的存在下去。就在这个时候,出现了MP3。

MP3的光碟从外表上来看和普通CD完全一样,音质也不比CD差,但是它所需的存储容量却比CD小了将近10倍。这完全靠了数字压缩技术才能实现。

音频信号的数字化

普通的CD虽然采用了数字技术,但是它只是简单地把模拟信号加以数字化。为了把模拟信号数字化,首先要对模拟信号进行采样。根据Nyquest采样定律,通常其采样频率至少是信号中的最高频率分量的两倍。对于高质量的音频信号,其频率范围是从20Hz-20kHz。所以其采样频率必须在40kHz以上。在CD中采用了44.1kHz的采样频率。在对模拟信号采样以后,还必须对其幅度上加以分层。在CD中,其分层以后的幅度信号用16比特的二进制信号来表示,也就是把模拟的音频信号在幅度上分为65,536层。这样,它的动态范围就可以达到96分贝(6分贝/比特)。这种直接模数(A/D)变换的方法也称为PCM编码。直接数字化的最大缺点是比特率非常高。达到44.1x16=705.6kBbps,或即88.2kBbps。比特率高就意味着要求的存储容量很大。要记录1分钟的音乐,就需要5.292MB的存储容量。对于两路立体声,就需要10.584MB。而要记录几十分钟的音乐就需要几百兆的存

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