MP3文件格式解析3

windflowerz

III, 数据帧

数据帧往往有多个，至于有多少，由文件大小和帧大小来决定。每个帧都有一个四字节长的帧头，接下来可能有两个字节的CRC校验，其存在由帧头中的具体信息决定。接着就是帧的实体数据，也就是MAIN_DATA了。

# u8 D# |5 v2 K" I# B3 N3 |A,帧头结构如下：
/ E& y& R, D, r2 x: @7 A
位置     长度     描述
& R/ W. X8 Q; v/ H+ K（BIT）  （BITS）
& N6 s' ~& t3 C————————————————————————————
31－19   12       Frame sync(0xFFF)
- k' z" Z9 s( W+ O, q! y- r18/17    2        Layer, 00 – reserved, 01 – Layer III
                         10 – Layer II, 11 － Layer I
* S- g6 k2 E6 v& i2 Q16       1         protection_bit, 0 意味着受CRC保护，帧头后面跟16位的CRC。
7 b' c" ]0 P$ Q* p9 |9 \+ R  |15-12    4        bitrate_index, 比特率
- q& _! P" t9 [, }2 J! c9 [11-10    2        sampling_frequency,    00 – 44.1KHz, 01 – 48KHz
) w& F4 A  B# M8 i0 l9 V5 ]                                         10 – 32 KHz,  11 – 保留
$ ^' O) l+ F. ^3 N9        1        padding_bit,1 意味着帧里包含padding位，仅当采样频率为44.1KHz时发生。
8        1        private_bit
. V* `6 }. q5 |8 s6 s6 \7－6     2        mode,    00－stereo,       01-joint stereo(intensity stereo and/or ms_stereo)
- t. l3 c8 N6 V" M/ i                           11- dual_channel, 11 – single_channel
$ f3 z0 O* d/ m) b4 L5-4      2        mode_extension,在Layer III中表示使用了哪一种joint stereo编码方式。
+ \& i/ x  e7 o8 X                            Intensity_stereo   ms_stereo
                   00            off                off
: b) T$ s5 }# }3 ~' i                   01            on                 off
1 P  R: e, @; P9 S; R9 f+ D                   10            off                on
                   11            on                 on
3        1        copyright,1 表示受版权保护。
1 c2 K! j. W+ Q4 Q2        1        original，0表示该bitstream是一个copy，1表示是original.
1-0      2        emphasis，表示会使用哪一种de-emphasis。
                   00 － no emphasis,     01 – 50/15 microsec. Emphasis
                   10 – reserved,        11 – CCITT J.17

+ {1 K0 y+ n4 b/ c1 M, ]1)      无论帧长是多少，每帧的播放时间都是26ms
9 y' Q2 E3 {' M! W. u* Z
2)      数据帧大小：
; w" F4 l6 C* J* v7 ?% V
FrameSize = 144 * Bitrate / SamplingRate + PaddingBit(bytes)
# U! n! K% M( M) E0 _当144 * Bitrate / SamplingRate不能被8整除，则加上相应的paddingBit.

" L/ [3 I1 K7 q* s9 D: X1 u
B,MAIN_DATA:
9 n2 `  z; @5 g1 N, ~0 T
  _2 U% _$ b( k- h* SMP3的granule包含18 * 32个subband采样。每个数据帧含有两个granule的数据，其内容结如下：
) i' P+ w& Z% H6 ?! a4 K       - main_data_end pointer
  r& y$ y; p4 C' e! o% `( q       - side info for both granules (scfsi)
- @* ~0 Y# s9 F; F; |/ `- D       - side info granule 1
       - side info granule 2
0 \# d- X/ U3 ?8 V! w. t- q       - scalefactors and Huffman code data granule 1
/ L& ^7 ]' d& I; M/ ^& v+ q* g       - scalefactors and Huffman code data granule 2
% a, q- `: u: _% t' X4 [$ t/ q8 f; G
5 }4 D2 J' b! m8 E" M/ c主要数据里包含了scalefactors, Huffman encoded data和ancillary information。其内容不再详叙，可以参考MP3 SPEC－IS0 11172-3 AUDIO PART。我们一般用的都是立体声，scfsi的长度为32个字节。
) S+ S! f5 L9 T/ \  N
0 X3 n+ R8 h# Y8 p/ ?, f$ ~这里要解释的一个概念就是位流――bitstream。我们平常接触到的数据都是整数，最小的单位就是byte后者char。虽然我们也会用一个字节里的不同位来表示不同的含义，但总的来说，我们在出来数据的时候还是把它当作一个个字节看待。但对MP3这种数据格式来说，这是行不通的。在解码时，它的数据输入就是一个个比特流。其中一个或几个比特会是你的采样数据或者信息编码。你需要从整个MAIN_DATA里提取你所需要的以BIT为单位的参数和输入信号，从而进行解码。所以我们需要一个子程序，getbit(n)，也就是从缓冲中提取所需要的位，并形成一个新的整数，作为我们的输出。
* @% l) y& m& M5 s3 ^" V
C,LAME标签帧
- M  N7 ?& s. }$ j/ I
可是，当你真的打开一个MP3文件的时候，你会发现，很奇怪，很多时候第一个数据帧的帧头后面的32个字节居然都为0，这是为什么呢，这么奇怪的解码信息该如何解释？找到MP3 INFO TAG REV SPECIFICATION的网站，我才明白，原来第一帧并不是真正的数据帧，而是LAME编码的标志帧。

这里又要牵涉到两个概念：CBR和VBR。CBR表示比特率不变，也就是每帧的长度是一致的，它以字符串“INFO”为标记。VBR是Variable BitRate的简称，也就是每帧的比特率和帧的长度是变化的，它以字符串“Xing”为标记。同时，它还存放了MP3文件里帧的总个数，和100个字节的播放总时间分段的帧的INDEX，还有其他一些参数，这被称为Zone A，传统Xing VBR标签数据，共120个字节。
6 c5 U' H: T$ O5 a+ K, o
$ |0 h& k( R5 s+ h, J( s4 F5 W" _+ n在二进制文本编辑器里我们还可看到一个字符串“LAME”，并且后面清楚地跟着版本号。这就是20个字节的Zone B初始LAME信息，表示该文件是用LAME编码技术。接下来一直到该帧结束就是Zone C－LAME标签。

3，      相关资料

, H; d6 y1 A# _× Mp3 Info Tag rev 1 specifications - draft 0
http://gabriel.mp3-tech.org/mp3infotag.html
2 s) \3 h' b, S5 Q( X1 b
2 X" j6 ?% p, x: P4 ~8 ?( j7 {) h× MP3 文件格式
http://bbs.gliet.edu.cn/bbs/inde ... post&id=1813051
+ P0 ?0 y. p* K! X+ K! h& Z
× MP3 SPEC－IS0 11172-3 AUDIO PART
http://www.ece.cmu.edu/~ece796/documents/MPEG-1_Audio_CD.doc