主机通讯端口是 MP3 播放机与 PC 机交换数据的途径,PC 通过该端口操作
MP3 播放机存储设备中的数据,拷贝、删除、复制文件等操作。目前最广泛使
用的是 USB 总线,并且遵循微软定义的大容量移动存储协议规范,将 MP3 播放
机作为主机的一个移动存储设备。这里需要遵循几个规范:USB 通信协议、大
容量移动存储器规范和 SCSI 协议。
音频 DAC 是将数字音频信号转换成模拟音频信号,以推动耳机、功放等模
拟音响设备。这里要介绍一下数字音频信号。数字音频信号是相对模拟音频信号
来说的。我们知道声音的本质是波,人说能听到的声音的频率在 20Hz 到 20kHz
之间,称为声波。
模拟信号对波的表示是连续的函数特性,基本的原理是不同频率和振幅的波
叠加在一起。数字音频信号是对模拟信号的一种量化,典型方法是对时间坐标按
相等的时间间隔做采样,对振幅做量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。
这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值,每个数值对应相应抽样点的振幅
值,按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信号了。这是 ADC(模拟-数字转
换)过程,DAC(数字-模拟转换)过程相反,将连续的数字按采样时候的频率
顺序转换成对应的电压。MP3 解码器解码后的信息属于数字音频信号(数字音
频信号有不同的格式,最常用的是 PCM 和 I2S 两种),需要通过 DAC 转换器
变成模拟信号才能推动功放,被人耳所识别。
MP3 播放机的显示设备通常采用 LCD 或者 LED 等来显示系统的工作状态。
控制键盘通常是按钮开关。键盘和显示设备合起来构成了 MP3 播放机的人机交
互界面。
MP3 播放机的软件结构跟硬件是相对应的,即每一个硬件部分都有相应的
软件代码,这是因为大多数的硬件部分都是数字可编程控制的。
总结一下, MP3 播放器的工作原理可以概括如下:首先将 MP3 歌曲文件
从存储体中读出并将数据送往解码器→解码器对数据进行解码→通过数模转换
器将解码后的数字信号转换成模拟信号→再把转换后的模拟音频放大→低通滤
波后到耳机输出口,输出后就是我们所听到的音乐了。
2.2 MP3 的编码过程
2.2.1 编码分析
(1)音频信号数字化
信号的数字化就是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号,一般需要完成
采样、量化和编码三个步骤
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。如图 2.1 所示。采样是指用每隔一定时间间隔的
信号样本值序列来代替原来的时间上连续的信号;量化是用有限个幅度近似表示
原来的时间上连续变化的幅度值,把模拟信号的连续幅度变为有限数量、有一定