tms320vc5509a_tms320vc5509_dsp c6748(2)

2.1 MP3文件的格式

MP3文件以帧为基本单位，每帧的构成如表1所示。由于MP3文件数据格式采用了比特池技术，故主数据有可能在帧头之前，具置可由帧边信息所包含的main_data_begin变量获得。

解码时首先将一定长度（本系统为2kbit）的数据读入C5509的内部RAM中，然后寻找帧的同步字sync_word（FFF）。如果找到同步字，则以其为首的32bit即为帧头。由帧头中的校验位可知是否有校验数据，如无，则其后的256bit数据即为帧边信息。主数据一般包含两个粒度组（gr）的数据，每个粒度组又包含左右声道（ch）两部分的数据信息，各个声道数据可独立解码，故将每个粒度单个声道解码的程序编写为单个的*.c文件，以适应单声道或者其他MP3格式的解码。MP3编码根据人类心理声学，将每个粒度组分为三部分数据：第一部分对应低频采样的Big_values（大值区），用较大绝对值的量化值存放低频值；第二部分为Count1区，用绝对值较小的量化值存放中频值，所有量化值的可能取值为1，0，-1；第三部分为编码为零的Zero高频区，零数据无须在MP3文件中出现，只需在解码时询问每个粒度组的计数是否已经达到576。若计数为576，则说明该粒度组已解完576个频率线的量化值。

上述帧边信息存储了供后续解码的全部重要信息。tms320vc5509为方便引用，将其定义为结构体。部分元素的定义和注释如下：

struct Granule

unsigned part2_3_length;//用以计算Count1

//区位置；

unsigned big_values; //用以计算Big_values

//区位置；

unsigned table_select[3];//用以确定查找哪一

//个霍夫曼表；

……

;

table_select[3]的值就是霍夫曼表的下标h，可在解主数据时锁定某个具体的霍夫曼表。

2.2 MP3数据的霍夫曼解码原理

如上小节所述，每个粒度组的数据根据声学特性将0到奈奎斯特频率的频率线分为Big_values、Count1和Zero三个区。在解码时，Big_values区对应的霍夫曼码表格式如表2所示，而Count1区码表格式如表3所示。

存放霍夫曼码表的文件huffman.h中包含32个供Big_values区查询用的码表和2个供Count1区查询用的码表。为了方便快速查得短长度的编码值，还增加了辅助表h_cue[34][16]。当开始解主数据时，将定长（例如32位）数据dataword（）入栈，首先移出该缓存区的前四位数据，作为查辅助表的头数据lead，然后根据lead值和帧边信息中的霍夫曼查找表下标h，得出辅助表的具体数据h_cue[h][lead]，这个数据只是指向Big_values区或者Count1区某个表的首地址h_tab，具体要用到该表的哪个数据仍需程序提供一个偏移量继续判断。此时可以先由缓存区中去掉lead四个位的数据与锁定的霍夫曼表对比，如果这后面的数据与被锁定的霍夫曼表头的码字一致，则可马上得到解码的数据；若是两个码字不一致，则还需由h_cue[h][lead]和h_cue[h][lead+1]的差值得到偏移量，从而最终得到正确的解码数据。（格式如表2和表3所示）。

另外，由于MP3编码中对绝对值小于等于15的量化值直接编码，对绝对值大于15的量化值采用ESC（附加值）编码，所以在得到加码数据后还需判断是否要为其添加附加值和符号位。详细的解码流程如图2所示。

MP3解码的主要运算量集中在霍夫曼解码、反量化、IMDCT、子带合成四个运算模块，而霍夫曼解码占整个运算量总和的1/5。利用CCS的Profile工具对44.1kHz采样率、128kbps比特率的MP3数据进行运算复杂度的估算，可得本系统的解码模块消耗的运算量为1.3MIPS。由此可知，对于每秒解50帧以上的实时解码，DSP要承担65MIPS的运算复杂度，利DSP实现的本解码模块是完全可以胜任的。

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