JAVA实现MP3解码器技术解析

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"这篇文档主要介绍了如何使用JAVA来编写MP3播放器，特别是涉及到MP3解码器的实现。作者在文中提到了现有的开源MP3解码程序，如mpg123、libmad以及JAVA的JLayer，并指出这些程序存在改进空间，尤其是在哈夫曼解码和多相合成滤波等关键环节。作者希望通过分享自己的源码和解码过程分析，为读者提供一个简化的理解，促进MP3解码技术的学习。文档首先概述了MP3解码的挑战，包括需要理解和解析复杂的解码标准ISO/IEC11172-3。作者提到，现有的解码程序大多由国外开发者编写，且缺乏详细的解释，使得学习解码技术较为困难。此外，随着技术的发展，MP3这种有损压缩格式可能会被无损压缩所取代。在JAVA编写的MP3解码器部分，作者指出其源码结构清晰，即便对JAVA不熟悉，由于其与C语言的相似性，也能相对容易地理解。源码分布在F:\WORKSPACE\JML\SRC\decoder目录下，包括Decoder.java、HuffmanBits.java和BitStream.java等文件，这些都是实现MP3解码的关键组件。 HuffmanBits.java可能包含了实现哈夫曼解码的部分，这是一种基于概率的编码方法，用于高效压缩数据。BitStream.java则可能涉及位流处理，这是MP3解码中的重要步骤，因为它需要从比特流中提取解码所需的信息。 Decoder.java是主解码类，它整合了其他组件，执行MP3文件的解码工作，包括解码音频帧、处理同步信息、执行哈夫曼解码和多相合成滤波等操作。多相合成滤波是MP3解码中的计算密集型部分，因为它涉及到大量的浮点运算。作者计划在论坛和博客上逐步发布MP3解码的JAVA源码和原理简介，这将是一个逐步展开的过程，旨在帮助读者逐步理解并实现自己的MP3播放器。这份文档提供了一个JAVA实现MP3解码的起点，对于想要深入理解MP3解码原理和实践的开发者来说，是一份宝贵的参考资料。通过阅读源码和文档，开发者不仅可以学习到MP3解码的基本流程，还能了解到如何在JAVA环境中优化和实现这些流程。"

            break;

        case 3:

            intFrameSize= intBitrateTable[intLSF][2]

[intBitrateIndex] * 144000;

            intFrameSize /= intSamplingRateTable[intVersionID]

[intSamplingFrequency]<<(intLSF);

            intFrameSize += intPaddingBit;

           

            //计算帧边信息长度

            if(intVersionID == MPEG1)

                intSideInfoSize = (intMode == 3) ? 17 : 32;

            else

                intSideInfoSize = (intMode == 3) ? 9 : 17;

           

            break;

        default:

            break;

        }

       

        //计算主数据长度

        intMainDataSlots = intFrameSize - 4 - intSideInfoSize;

        if(intProtectionBit == 0)

            intMainDataSlots -= 2;

    }

    //

-------------------------------------------------------------------

    // syncXXX: 帧同步

    private static int intFrameCounter;    //当前帧序号

   

    public boolean syncFrame()throws Exception{

        if(syncSearch() == false)

            return false;

        if (intProtectionBit == 0)

            headerCRC();

        intFrameCounter++;

        return true;

    }

   

    /*

   * 帧同步: 查找到帧同步字后与下一帧的 intVersionID 等比较,确定是否找到有效的同步

字.

   *

   * 怎样更简单、有效帧同步?

   */

    private boolean syncSearch() throws Exception {

        int h, cur_mask = 0;

        boolean bfind = false;

        long start_pos = iraInput.getFilePointer();

        while(!bfind) {

            h = syncWord();

            parseHeader(h);

           

            //若 intVersionID 等帧的特征未改变,不用与下一帧的同步头比较.

           

            if(boolSync) {

                bfind = true;

                break;

            }

           

            //与下一帧的同步头比较

           

            cur_mask = 0xffe00000;        //syncword

            cur_mask |= h & 0x180000;    //intVersionID

            cur_mask |= h & 0x60000;    //intLayer

            cur_mask |= h & 0x60000;   

//intSamplingFrequency

            //cur_mask |= h & 0xC0;        //intMode

            //intModeExtension 不是始终不变.

           

            byte[] b4 = new byte[4];

            if(iraInput.dump(intFrameSize-4, b4, 0, 4) < 4)

                break;

            bfind = (makeInt32(b4, 0) & cur_mask) == cur_mask;

            b4 = null;

            if(iraInput.getFilePointer() - start_pos > 0xffff) {

                System.out.println("\n 搜索 64K 未发现 MP3 帧后放

弃。");

                break;

            }

        }

       

        if(!boolSync) {

            boolSync = true;

            if(bfind && intStandardMask == 0xffe00000) {   

//是第一帧:

                intStandardMask = cur_mask;

                longAllFrameSize = iraInput.length();

                longFrameOffset = iraInput.getFilePointer()-

                longAllFrameSize -= longFrameOffset;

                parseVBR();

                getTrackFrames();

                getDuration();

                printHeaderInfo();

            }

            /*System.out.println("Begining of syncword: bytes "

                    (iraInput.getFilePointer()-4) +

                    ", frame_number = " +

frame_number);*/

        }

        return bfind;

    }

    private int syncWord() throws Exception {

        int ioff = -4;

        int h = 0, read_byte = 0;

        do {

            if((read_byte = iraInput.read()) == -1)

                return 0;

            ioff++;

            h = (h << 8) | read_byte;

        } while (syncCheck(h) == false);

        if (ioff > 0)

            boolSync = false;

        return h;

    }

    private static boolean syncCheck(int h) {

        if ((h & intStandardMask) != intStandardMask

                || (((h >> 19) & 3) == 1)        //

version ID:01 - reserved

                || (((h >> 17) & 3) == 0)        //

Layer index: 00 - reserved

                || (((h >> 12) & 0xf) == 0xf)

                || (((h >> 12) & 0xf) == 0)

                || (((h >> 10) & 3) == 3)) {

            return false;

        }

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