java编写mp3播放器.docx

（一）用JAVA编写MP3解码器前言发布: 2010-8-27 09:49 | 作者: wxhfree | 来源: 迈胜 IT人才培训机构MP3解码程序很多，杂志上、网络上关于这方面的讨论很多，C语言开源的著名的MP3解码程序有mpg123和libmad，JAVA语言（当然是开源的了）有JLayer（个这写得不敢恭维，乱），其它的还可以在网络上搜索到很多。拜读了这些资料及源码，发现有这样几个特点： 1、这些程序多是国外作者写的。国内有关系统介绍MP3解码技术方面的文章不多，我在网络上搜索到的至少有两篇全面讨论MP3解码的论文，一篇的是作者是台湾的，另一篇的作者是贵州大学的，只能看到他们论文的目录和摘要。 2、mpg123和libmad（定点数解码）等开源程序的MP3解码关键技术如哈夫曼解码、多相合成滤波等都可以进一步改进。特别是影响解码效率的“多相合成滤波”，解码一帧双声道的MP3，矩阵运算要被调用72次，每次矩阵运算要进行大量的浮点运算；哈夫曼解码都采用二叉树结构逐位解码。 3、这些解码程序没有作比较详细的说明，读懂程序需要花去很多时间。 我的源码写好已经有很长一段时间了，这段时间又回头过去看了一遍MP3解码的标准ISO/IEC 11172-3，打算在这儿把MP3解码过程作一个简要的分析，抛砖引玉，欢迎批评指正。谢谢你的臭鸡蛋，谢谢你的烂番茄。 音频压缩的格式很多，MP3以其固有的优势，一直是音频编码的主流格式。随着技术的发展，存储介质的容量及存取速度都会发生革命性的变化，加之以后网络带宽也极有可能大幅度提高，那时，有损压缩在很多时候都将被无损压缩取代。MP3还能走多远，谁又说得清呢？ 用JAVA编写MP3解码器将对实现MP3解码的技术细节作介绍，本着开源的精神，文中给出完整的MP3解码的JAVA源代码。即使你之前对JAVA语言不太熟悉，由于JAVA的语法类似于C语言，也是很容易看懂的。【源码测试】MP3解码的JAVA源码和原理简介在本站论坛和本站我的博客上陆续写出来，这需要一个比较漫长的过程。Windows操作系统，JDK安装在F:jdk1.6.0_12，各源文件（*.java）的目录结构如下：F:WORKSPACEJMLSRCdecoder Decoder.java HuffmanBits.java BitStream.java Layer3.java Synthesis.java Header.java Layer2.java ILayer123.java Layer1.javatest Player.javainstream IRandomAccess.java BuffRandAcceFile.java HttpReader.java BuffRandAcceURL.java IWriterCallBack.java Writer.java TagThread.javatag ID3Tag.javaoutput Audio.javaWindows平台下，建立对各源文件编译、打包的批命令文件F:workspacejmlbuild-win32.cmd，内容如下：echo offecho 稍候.rem -rem JAVA mini MP3 Player WIN32 Build Scriptrem -set JAVA_HOME=F:jdk1.6.0_12set JML=.set LIB_PATH=%JML%binif not exist %LIB_PATH% md %LIB_PATH%rem set CLASSPATH=%JAVA_HOME%libtools.jarset PATH=%PATH%;%JAVA_HOME%binset SRC_DECODER=%JML%srcdecoderset SRC_INSTREAM=%JML%srcinstreamset SRC_OUTPUT=%JML%srcoutputset SRC_TAG=%JML%srctagset SRC_PLAYER=%JML%srctestrem -javac -classpath %LIB_PATH% -d %LIB_PATH% %SRC_TAG%*.javajavac -classpath %LIB_PATH% -d %LIB_PATH% %SRC_INSTREAM%*.javajavac -classpath %LIB_PATH% -d %LIB_PATH% %SRC_OUTPUT%*.javajavac -classpath %LIB_PATH% -d %LIB_PATH% %SRC_DECODER%*.javajavac -classpath %LIB_PATH% -d %LIB_PATH% %SRC_PLAYER%*.javarem -cd %LIB_PATH%jar cvfm .jplay123.jar .manifest.mf *cd %JML%rem -pauseecho on先在F:WORKSPACEJML文件夹下建立一个manifest.mf文件，第一行：Main-Class: test.Player第二行是空行。从本站论坛或本站我的博客中COPY相应的JAVA源码到上文所示的目录下，建立好manifest.mf文件之后，运行build-win32.cmd，在F:workspacejml目录生成jplay123.jar文件。播放单个MP3的命令行示例：java -jar jplay123.jarE:MP3a2.mp3java -jar jplay123.jar/mp3/汤潮-那滋味.mp3播放某目录下MP3文件批命令示例：echo offecho JAVA mini MP3 Player 0.0.1echo.rem #设置路径#set mp3path=E:MP3set df=%mp3path%afor /f delims=* %a in (dir %mp3path%*.mp3 /b) do echo 正在播放：%df% & java -jar jplay123.jar %df% & echo.pauseecho on【提示】MP3的技术文档，获得许可方能使用。如果本系列贴子侵犯了您相关权利，通知我，我第一时间更改或删除。【再费几句话】 无论用什么样的编程语言，编写出MPEG 1.0/2.0/2.5音频解码器是不难的；编写出兼顾速度和存储开销的高效的解码器是很难的。 我所知道的解码器，解码结果没有区别，不同的是效率问题。有人对不同的播放器作出这样的主观听感上不同评价：柔和、甜美、声音发干、偏冷等。这样的评价是值得商榷的，如果解码器是开源的，调试运行可以直接看到解码最后一步送入音频硬件的PCM数据，如果解码器不是开源的，可以编程抓取其PCM数据出来看，我测试几个解码器的结果是没的区别的。解码中间过程的计算误差是存在的，不同的解码器对同一输入解码出的中间结果（double类型）不同，经过最后一步乘上32767再取整得到16位整型的PCM，不同的解码器对同一输入结果就是相同的了，包括最古老的Xing MP3解码器和最新的MPG123、LIBMAD。所以不要担心你美妙的歌曲被解码器折腾得不动听了，如果追求好的音质，用专业的声卡配高品质的音箱才行。 JAVA版的MP3播放器的屏幕截图1.jpg（二）用JAVA编写MP3解码器帧头信息解码发布: 2010-8-27 14:58 | 作者: wxhfree | 来源: 迈胜 IT人才培训机构帧头 共4字节，从高位到低位这32比特的含义如下：2.jpgbitrate_index主数据的位率（单位KBits/s），例如对192Kbps的MP3，解码时每秒读取192*1024/8=24576字节的码流，如果你是从网络在线播放要确保下载速度不低于192Kbps/s才能流畅播放。3.jpgsampling_freq PCM样本的采样率，用它来初始化音频硬件以播放MP3。mpeg1.0时其值0，1，2分别对应的采样是44100Hz，48000Hz，32000Hzmpeg2.0时其值0，1，2分别对应的采样是22050Hz，24000Hz，16000Hzmpeg2.5时其值0，1，2分别对应的采样是11025Hz，12000Hz，8000Hzmode 声道模式，其值表示的含义：0立体声（stereo）1联合立体声(joint stereo)2双声道（dual channel）3单声道（single channel）联合立体声(joint stereo) 采用联合立体声编码方式的两个声道具有关联性。例如MS_stereo将两个声道相加、相差后处理，相减后去掉了左右声道相同的成份，后续的压缩可得到更高的压缩率。extension 其值表示采用哪种联合立体声方式4.jpg帧头信息解码除解码上述信息外，还要进行帧同步、计算帧长、计算帧边信息长度等供后续解码。考虑到MP3文件可能有的数据帧损坏，帧同步时还要解析下一帧的帧头来确定当前的4字节是否是有效的帧头；一帧的长度应该用槽（slot）来描述，MPEG 1.0/2.0/2.5 对声音共有三种压缩方式：Layer1、Layer2和Layer3，每种压缩方式一帧的槽数是固定的，Layer3一槽就是一个字节，据此可以计算出帧的字节数；帧边信息的长度根据MP3帧头解码出的表示立体声编码模式（mode）和MPEG的版本来计算。Header.java源程序： CODE:package decoder;import instream.IRandomAccess;public final class Header public static final int MPEG1 = 3; public static final int MPEG2 = 2; public static final int MPEG25 = 0; public static final int MAX_FRAMESIZE = 1732; /MPEG 1.0/2.0/2.5, Lay 1/2/3 /* * intBitrateTableintLSFintLayer-1intBitrateIndex */ private static final int intBitrateTable = /MPEG 1 /Layer I 0,32,64,96,128,160,192,224,256,288,320,352,384,416,448, /Layer II 0,32,48,56, 64, 80, 96,112,128,160,192,224,256,320,384, /Layer III 0,32,40,48, 56, 64, 80, 96,112,128,160,192,224,256,320, , /MPEG 2.0/2.5 /Layer I 0,32,48,56,64,80,96,112,128,144,160,176,192,224,256, /Layer II 0,8,16,24,32,40,48,56,64,80,96,112,128,144,160, /Layer III 0,8,16,24,32,40,48,56,64,80,96,112,128,144,160, ; /* * intSamplingRateTableintVersionIDintSamplingFrequency */ private static final int intSamplingRateTable = 11025 , 12000 , 8000,0, /MPEG Version 2.5 0,0,0,0, /reserved 22050, 24000, 16000 ,0, /MPEG Version 2 (ISO/IEC 13818-3) 44100, 48000, 32000,0 /MPEG Version 1 (ISO/IEC 11172-3) ; /* * intVersionID: 2 bits * 00MPEG Version 2.5 (unofficial extension of MPEG 2); * 01reserved; * 10MPEG Version 2 (ISO/IEC 13818-3); * 11MPEG Version 1 (ISO/IEC 11172-3). */ private static int intVersionID; /* * intLayer: 2 bits * 11 Layer I * 10 Layer II * 01 Layer III * 00 reserved * 已换算intLayer=4-intLayer: 1-Layer I; 2-Layer II; 3-Layer III; 4-reserved */ private static int intLayer; /* * intProtectionBit: 1 bit * 1no CRC; * 0protected by 16 bit CRC following header. */ private static int intProtectionBit; /* * intBitrateIndex: 4 bits */ private static int intBitrateIndex; /* * intSamplingFrequency: 2 bits * 00 44.1kHz * 01 48kHz * 10 32kHz * 11reserved */ private static int intSamplingFrequency; private static int intPaddingBit; /* * intMode: 2 bits * 00Stereo; * 01Joint Stereo (Stereo); * 10Dual channel (Two mono channels); * 11Single channel (Mono). */ private static int intMode; /* * intModeExtension: 2 bits * intensity_stereo boolMS_Stereo * 00 off off * 01 on off * 10 off on * 11 on on */ private static int intModeExtension; private static boolean boolSync; private static int intFrameSize; private static int intMainDataSlots; /main_data length private static int intSideInfoSize; /side_information length private static int intLSF; private static int intStandardMask = 0xffe00000; private static boolean boolMS_Stereo, boolIntensityStereo; private static IRandomAccess iraInput; public Header(IRandomAccess in_rai) iraInput = in_rai; public boolean isMSStereo() return boolMS_Stereo; public boolean isIStereo() return boolIntensityStereo; public int getBitrate() return intBitrateTableintLSFintLayer-1intBitrateIndex; public int getBitrateIndex() return intBitrateIndex; public int getChannels() if(intMode = 3) return 1; return 2; public int getMode() return intMode; public int getModeExtension() return intModeExtension; public int getVersion() return intVersionID; public int getLayer() return intLayer; public int getSampleFrequency() return intSamplingFrequency; public int getFrequency() return intSamplingRateTableintVersionIDintSamplingFrequency; public int getMainDataSlots() return intMainDataSlots; public int getSideInfoSize() return intSideInfoSize; public int getFrameSize() return intFrameSize; private void parseHeader(int h) intVersionID = (h 19) & 3; intLayer = 4 - (h 17) & 3; intProtectionBit = (h 16) & 0x1; intBitrateIndex = (h 12) & 0xF; intSamplingFrequency = (h 10) & 3; intPaddingBit = (h 9) & 0x1; intMode = (h 6) & 3; intModeExtension = (h 4) & 3; boolMS_Stereo = intMode = 1 & (intModeExtension & 2) != 0; boolIntensityStereo = intMode = 1 & (intModeExtension & 0x1) != 0; intLSF = (intVersionID = MPEG1) ? 0 : 1; switch (intLayer) case 1: intFrameSize= intBitrateTableintLSF0intBitrateIndex * 12000; intFrameSize /= intSamplingRateTableintVersionIDintSamplingFrequency; intFrameSize= (intFrameSize+intPaddingBit)2); break; case 2: intFrameSize= intBitrateTableintLSF1intBitrateIndex * 144000; intFrameSize /= intSamplingRateTableintVersionIDintSamplingFrequency; intFrameSize += intPaddingBit; break; case 3: intFrameSize= intBitrateTableintLSF2intBitrateIndex * 144000; intFrameSize /= intSamplingRateTableintVersionIDintSamplingFrequency(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 byte4; if(iraInput.dump(intFrameSize-4, b4, 0, 4) 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()-4; 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 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; return true; private static int makeInt32(byte b, int off) int h = boff & 0xff; h = 8; h |= boff + 1 & 0xff; h = 8; h |= bof