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（七）用JAVA编写MP3解码器——解码帧边信息

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   发表时间：2010-08-20   最后修改：2010-10-04

解码一帧Layer3第1步：帧边信息解码 -- getSideInfo()方法


      帧边信息用于描述一帧内的主信息(增益因子和主数据)特征，而后文讲到的解码的增益因子、主数据是描述一个声道的，换一种说法，帧边信息每帧连续存储在一处，增益因子和主数据(可能多达各4个)分散存储在每帧数据中的2处(MPEG 1.0的单声道/MPEG 2.0/2.5的2声道)或4处(MPEG 1.0的2个声道)。弄明白了这一点区别，就很容易弄明白后文中讲到的Layer3的decodeFrame方法的流程。

 

　　解码帧边信息先实例化一个BitStream对象bsSI，bsSI已经在Layer3的构造方法中初始化。从上一讲的帧数据结构示意图可以看出，对某一帧的帧头、帧边信息解码后，这些位流数据在后续过程中就不再被使用，而当前帧的主信息有可能是下一帧的，即解码下一帧才用到到，所以需要暂存起来。要将帧边信息读入到36字节长度的缓冲区内；主信息暂存在长度不低于1732+512字节的另一缓冲区内，这里的512是何来历？请看源代码中的objSI.main_data_begin = bsSI.getBits9(9)这一行就明白了，main_data_begin值的单位为字节。


      帧边信息的解码结果暂存到SideInfo类型变量objSI中，供后续步骤使用。在前面的帧子中，先后有好几人说到我的代码中变量命名不合JAVA规范，代码中(比如class SideInfo的成员)变量名基本上采用了手册描述MP3解码规范里的名称或简写，尽量做到“见名知义”，比如part2_3_length就是指一个声道内增益因子(part2)和主数据(part3)的比特数；part1在哪？你说呢~~


      class SideInfo内定义的成员变量表示的具体含义在手册中查得到，不再赘述，解码帧边信息的流程特简单，从源码很容易看懂帧边信息的结构。要把这些成员变量的含义、作用阐述清楚并非易事，没几千字下不来，其中个别变量在后续的过程中使用到这些变量的值时会讲解到。从这儿的源代码也可以看出MPEG 1.0版和2.0/2.5版帧数据的不同之处：

  • 标准立体声编码的MPEG 1.0的粒度组为2，解码得到的PCM样本值个数为2304；而MPEG 2.0/2.5的粒度组为1，解码得到的PCM样本值个数为1157。这将导致解码一帧不同版的MPEG Audio向音频硬件写入的PCM数据长度不同。
  • MPEG 1.0的两个粒度组(每个粒度组内1或2个声道)的增益因子可能共用，如果两个粒度组的增益因子值是相同的，就不用分别存储两份，这样可以提高帧数据的存储效率。是否共用由帧边信息的第6..9比特(2个声道)或4..7比特(单声道)每一比特的值是否为1给出，这个值暂存在SideInfo的scfsi变量中；MPEG 2.0/2.5只有一个粒度组，就不存在共用的问题了。“共用”导致解码增益因子的代码比较复杂。
  • 正是由于MPEG1.0和2.0/2.5粒度组的不同，为SideInfo中与增益因子相关的变量(取名为scalefacxxx)赋值时从位流中取得的比特数不同。
  • 为class SideInfo内其它变量赋值时从位流中取得的比特数MPEG 1.0/2.0/2.5都是相同的。

      class Layer3内的getSideInfo()方法的源码如下：

	//1.
	//>>>>SIDE INFORMATION=====================================================
	private static SideInfo objSI;
	private BitStream bsSI;	// 读帧边信息位流

	private boolean getSideInfo()  throws Exception {
		int ch, gr, i;
		bsSI.resetIndex();
		i = objHeader.getSideInfoSize();
		if(bsSI.append(i) < i)
			return false;
		Layer3.GRInfo gri;

		if (isMPEG1) {
			objSI.main_data_begin = bsSI.getBits9(9);
			if (intChannels == 1)
				bsSI.getBits9(5);	//private_bits
			else
				bsSI.getBits9(3);	//private_bits

			int[] scfsi;
			for (ch = 0; ch < intChannels; ch++) {
				scfsi = objSI.ch[ch].scfsi;
				scfsi[0] = bsSI.get1Bit();
				scfsi[1] = bsSI.get1Bit();
				scfsi[2] = bsSI.get1Bit();
				scfsi[3] = bsSI.get1Bit();
			}

			for (gr = 0; gr < 2; gr++) {
				for (ch = 0; ch < intChannels; ch++) {
					gri = objSI.ch[ch].gr[gr];
					gri.part2_3_length = bsSI.getBits17(12);
					gri.big_values = bsSI.getBits9(9);
					gri.global_gain = bsSI.getBits9(8);
					gri.scalefac_compress = bsSI.getBits9(4);
					gri.window_switching_flag = bsSI.get1Bit();
					if ((gri.window_switching_flag) != 0) {
						gri.block_type = bsSI.getBits9(2);
						gri.mixed_block_flag = bsSI.get1Bit();
						gri.table_select[0] = bsSI.getBits9(5);
						gri.table_select[1] = bsSI.getBits9(5);
						gri.subblock_gain[0] = bsSI.getBits9(3);
						gri.subblock_gain[1] = bsSI.getBits9(3);
						gri.subblock_gain[2] = bsSI.getBits9(3);
						if (gri.block_type == 0)
							return false;
						else if (gri.block_type == 2 && gri.mixed_block_flag == 0)
							gri.region0_count = 8;
						else
							gri.region0_count = 7;
						gri.region1_count = 20 - gri.region0_count;
					} else {
						gri.table_select[0] = bsSI.getBits9(5);
						gri.table_select[1] = bsSI.getBits9(5);
						gri.table_select[2] = bsSI.getBits9(5);
						gri.region0_count = bsSI.getBits9(4);
						gri.region1_count = bsSI.getBits9(3);
						gri.block_type = 0;
					}
					gri.preflag = bsSI.get1Bit();
					gri.scalefac_scale = bsSI.get1Bit();
					gri.count1table_select = bsSI.get1Bit();
				}
			}
		} else {
			// MPEG 2.0/2.5
			objSI.main_data_begin = bsSI.getBits9(8);
			if (intChannels == 1)
				bsSI.get1Bit();
			else
				bsSI.getBits9(2);
			for (ch = 0; ch < intChannels; ch++) {
				gri = objSI.ch[ch].gr[0];
				gri.part2_3_length = bsSI.getBits17(12);
				gri.big_values = bsSI.getBits9(9);
				gri.global_gain = bsSI.getBits9(8);
				gri.scalefac_compress = bsSI.getBits9(9);
				gri.window_switching_flag = bsSI.get1Bit();
				if ((gri.window_switching_flag) != 0) {
					gri.block_type = bsSI.getBits9(2);
					gri.mixed_block_flag = bsSI.get1Bit();
					gri.table_select[0] = bsSI.getBits9(5);
					gri.table_select[1] = bsSI.getBits9(5);
					gri.subblock_gain[0] = bsSI.getBits9(3);
					gri.subblock_gain[1] = bsSI.getBits9(3);
					gri.subblock_gain[2] = bsSI.getBits9(3);
					if (gri.block_type == 0)
						return false;
					else if (gri.block_type == 2 && gri.mixed_block_flag == 0)
						gri.region0_count = 8;
					else {
						gri.region0_count = 7;
						gri.region1_count = 20 - gri.region0_count;
					}
				} else {
					gri.table_select[0] = bsSI.getBits9(5);
					gri.table_select[1] = bsSI.getBits9(5);
					gri.table_select[2] = bsSI.getBits9(5);
					gri.region0_count = bsSI.getBits9(4);
					gri.region1_count = bsSI.getBits9(3);
					gri.block_type = 0;
					gri.mixed_block_flag = 0;
				}
				gri.scalefac_scale = bsSI.get1Bit();
				gri.count1table_select = bsSI.get1Bit();
			}
		}

		return true;
	}
	//<<<<SIDE INFORMATION=====================================================
 

 

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【本程序下载地址】http://jmp123.sourceforge.net/
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