基于IPP的嵌入式音频解码器设计与优化

文章摘要：4 MP3音频播放器图形界面GUI设计与实现本设计用QTE/QTopia作为应用程序图形界面GUI的类库和桌面开发环境。Qt/Embedded是Trolltech公司开发的面向嵌入式系统的Qt版本。采用framebuffer作为底层图形接口。Qt/Embedded类库完全采用C++封装。丰富的控件资源和较好的可移植性是Qt/Embedded最为优秀的一方面，使用X下的开发工具Qt Designer可以直接开发基于Qt/Embedded的UI（用户操作接口）界面。 鉴于篇幅，本文只给出图形界面的类定义和函数接口说明，其中封装和移植IPP低层API操作的成员函数将在文章第5部分作出相应的解释和

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4 MP3音频播放器图形界面GUI设计与实现

本设计用QTE/QTopia作为应用程序图形界面GUI的类库和桌面开发环境。Qt/Embedded是Trolltech公司开发的面向嵌入式系统的Qt版本。采用framebuffer作为底层图形接口。Qt/Embedded类库完全采用C++封装。丰富的控件资源和较好的可移植性是Qt/Embedded最为优秀的一方面，使用X下的开发工具Qt Designer可以直接开发基于Qt/Embedded的UI（用户操作接口）界面。

   鉴于篇幅，本文只给出图形界面的类定义和函数接口说明，其中封装和移植IPP低层API操作的成员函数将在文章第5部分作出相应的解释和描述，播放器类在Qt中定义如下：

class MediaPlayer:public QWidget

{

    public:/*构造函数初始化播放器各参数*/

     MediaPlayer(QWidget *parent=0,const char *name=0);

    public slots: /*Qt中的消息响应槽函数, 定义播放器的各种操作成员函数*/

     void fileopen();

…

   private:

     /*播放状态控制、播放器界面控制和GUI插件*/

     int stplayer;     /* 0:stop  1:play  2:pause*/

     QMenuBar *menu;   

     …

 };播放器截图如下：

图（2）播放器界面截图

5 MP3音频解码流程与关键算法移植

5.1 IPP中提供的高效音频处理API介绍

    本设计采用了IPP的MP3播放解码过程中的解码相关的高效算法，这样使得MP3播放的任务转向流程控制，而不必编写具体的解码代码。MP3解码函数和功能如下：

（1）ippsUnpackFrameHeader_MP3/*解包MP3帧头，输出IppMP3FrameHeader结构体*/

（2）ippsUnpackSideInfo_MP3/*解包MP3枝节信息，输出IppMP3SideInfo结构体*/

（3）ippsUnpackScaleFactors_MP3_1u8s/*解包比列因子，输出比列因子的指针等*/

（4）ippsHuffmanDecode_MP3_1u32s/*哈夫曼解码，输出解码后的数据*/

（5）ippsReQuantize_MP3_32s_I/*量化哈夫曼解码后的码字，输出量化后的采样值的指针*/

（6）ippsMDCTInv_MP3_32s，ippsSynthPQMF_MP3_32s16s/*第一、二阶段合成滤波*/

5.2 MP3音频解码流程

为了MP3文件能够连续的播放，需要为原始二进制在内存中建立一个FIFO缓冲区，以保证每个时刻都有足够的数据，这个缓冲区要有足够的大小，当缓冲区数据小于某个值时，就要及时写入新的数据，在程序的主循环中需要有段判FIFO数据情况和填入数据的程序。主数据也需要一个缓冲区，用来存放解码时用到的数据，播放MP3文件的大致流程如下：

图(3) MP3音频解码播放器程序流程图

除解码和播放MP3程序外，还需用户控制部分的程序。MP3播放要求实时性很高，所以不能跟用户控制程序放在一起，需要为它创建一个线程。通过Linux下的Pthread线程，它可以共享内存的数据，这使得线程间通信变得方便。MP3播放的代码就可以放到一个线程里面去，通过共享内存数据由主线程来处理用户操作、启动、暂停和结束播放线程序。引入了多线程操作后，使播放器用户界面的各操作（如按纽按下、鼠标点击等）不必等待MP3解码完成而不能得到及时响应。

5.3 MP3音频解码关键算法对IPP关键算法的API移植封装接口

鉴于篇幅关系，不对每一个API移植和具体操作都进行详细阐述，如上所述，IPP最底层的音频解码函数有ippsUnpackFrameHeader_MP3…ippsSynthPQMF_MP3_32s16s等，我们先对上述函数进行第一层移植，形成一批引用更为方便、操作更为简单的API，把这一层的移植操作全都完成在一个MyAudioApi.cpp文件里面，添加到用Qt做图形界面GUI的项目中一起编译。

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