音频流媒体播放器的设计与研究

摘要

计算机技术的飞速发展，给传统模拟音频技术带来了很大冲击，目前数字音频质量己逼近模拟音频。以模拟技术为主导的年代，声音的处理(混音、延迟、均衡)主要依靠各种专业设备实现，由于模拟信号在传输和处理过程中会引入噪声，为了获得尽可能纯净的音质，模拟音频设备设计难度大，价格相当昂贵，这在很大程度上限制了高品质模拟音频技术的普及。数字音频技术则不同，当声音信号转换成数字信号之后，数字音频处理就可以通过编制软件在计算机上实现，或通过专用硬件(DSP处理器)电路来实现，数字信号特有的抗干扰能力和电子技术提供的高速处理能力，很好地弥补了模拟音频技术的缺陷。数字化后的高品质音频信号数据量很大，不利于数据在网络中的存储和传输，为此压缩编码技术应运而生。目的使在尽量不降低音质的情况下减少数据量，实现数字系统小型化，廉价化和网络化。 编码技术可分为有损编码和无损编码两种。发送端数字音频经过压缩编码，接收端通过解码还原数字音频。有损编码或多或少会导致音质降低，只适合普通消费领域，不适合对声音品质要求极高的专业数字音频领域。本文研究并设计了基于嵌入式平台的，既能满足消费领域又能满足专业领域要求的流媒体播放器。消费领域采用MP3编解码技术，专业领域采用基于以太网技术的CobraNet音频网络传输协议。 论文研究的主要内容包括： 1．系统分析了多媒体数字音频技术的发展及目前常见的音频压缩技术。讨论了流行的网络传输协议，着重介绍了CobraNet网络技术的特点，及其发展前景。 2．深入研究MP3编解码算法，详细阐述了MP3编解码算法的原理，并提出了MP3解码算法在嵌入式平台下的应用。 3．详细阐述了CobraNet传输协议的工作原理及应用方向。 4．初步设计了嵌入式平台下的基于MP3编解码技术和CobraNet解码技术的音频流媒体播放器。给出了播放器的硬件和软件设计。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1多媒体数字音频技术

1.1.1多媒体数字技术的发展

1.1.2数字音频技术

1.1.3数字音频文件格式

1.2流媒体技术

1.2.1流媒体发展现状

1.2.2流媒体技术特征

1.3 CobraNet技术

1.3.1 CobraNet简介

1.3.2 CobraNet 协议

1.4小结

第2章MP3编解码算法研究

2.1 MPEG-1音频压缩编码标准极其特点

2.1.1 MPEG-1音频压缩算法的特点

2.2 MP3编码基本原理

2.2.1 Layer Ⅰ

2.2.2 Layer Ⅱ

2.2.3 Layer Ⅲ

2.3 MP3解码基本原理

2.3.1 MP3解码程序平台

2.3.2 MP3文件结构详细剖析

2.3.3 MP3解码过程

2.3.4 MP3解码算法优化

2.3.5 MP3解码程序在嵌入式平台上的应用及其实现

2.4小结

第3章基于CobraNet的流媒体传输协议

3.1 Libpcap概述

3.1.1 Libpcap简介

3.1.2 Libpcap的作用

3.1.3 Libpcap的组成

3.2 CobraNet协议详细分析

3.2.1 Beat Packet格式详解

3.2.2 Audio Packet格式详解

3.2.3 Reservation packet格式详解

3.3网络音频数据包捕获的实现

3.3.1捕包函数详解

3.4测试结果及遇到的问题

3.5小结

第4章音频流媒体播放器的实现

4.1音频流媒体播放器系统框图及其功能介绍

4.2音频流媒体播放器硬件结构

4.3流媒体播放器的软件设计

4.3.1操作系统选择

4.3.2建立Linux操作系统平台的编程环境

4.3.3基于Qt的图形界面软件设计

4.3.4嵌入式软件设计

4.3.5操作系统中嵌入用户应用程序的步骤

4.3.6基于WINDOWS环境的控制软件设计

4.4小结

第5章结束语

参考文献

附录

致谢