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Sistemas Embarcados 1 Mp3 Player Trabalho Final da Cadeira de Sistemas Embarcados Alex Panato & Rodrigo Cardozo.

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1 Sistemas Embarcados 1 Mp3 Player Trabalho Final da Cadeira de Sistemas Embarcados Alex Panato & Rodrigo Cardozo

2 Sistemas Embarcados2 Finalidade do MP3 Player Transforma um arquivo de som em formato MP3 para o formato PCM. PCM é o sistema usado para reprodução do som. O formato MP3 compacta os dados, garantindo uma redução na memória necessária para armazenamento dos arquivos. Produzir, no processo, as menores perdas possíveis. Baseado no modelo psicoacústico humano para produzir uma compressão de dados com mínimas perdas.

3 Sistemas Embarcados3 Formato PCM Amostra valores do sinal sonoros e os quantiza estes valores com um número fixo de bits por cada amostra. Necessidade de freqüência de amostragem duas vezes superior à de transmissão do sinal. Formato dos dados: Uma gravação de 16 bits, com taxa de amostragem de 48 kHz em stereo consome 192kbytes por segundo de som.

4 Sistemas Embarcados4 Formato PCM Problemas com PCM: Muitos dados são necessários para codificar um arquivo. Ex: Uma gravação de 16 bits, com taxa de amostragem de 48 kHz em stereo consome 192kbytes por segundo de som. Uma codificação MP3 pode transformá-lo em até 4kbytes por segundo.

5 Sistemas Embarcados5 O que é? O MP3 é o layer três na codificação de som do padrão MPEG, que prevê codificação para vídeo. Este trabalho trata do padrão MPEG1, mas já existem outros. Em vídeo, estes novos padrões são usados. Em som, a maioria trabalha com MPEG1.

6 Sistemas Embarcados6 Características Principais Layer: MPEG1 layer 3 Taxa de Transferência: 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 e 320 kbps. Taxa de Amostragem: 32, 48 e 44.1 kHz. Modos: Stereo, Joint Stereo, Dual Channel, Single Channel.

7 Sistemas Embarcados7 Formato do MP3 Duração do frame: Varia com a freqüência de amostragem usada. Para 44.1Khz é de ~26ms. Taxa de Transferência: 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 e 320 kbps. Taxa de Amostragem: 32, 48 e 44.1 kHz. Modos: Stereo, Joint Stereo, Dual Channel, Single Channel. Frame:

8 Sistemas Embarcados8 Formato do MP3 Partes da codificação MP3: Sincronização, Decodificação e Huffman. Dequantização. Transformada Inversa e Filtros.

9 Sistemas Embarcados9 Formato do MP3 Decodificação do Frame Frame composto por: Header Side Information Main Data Sincronização feita com trilho de 12 1s. Side Information contém informações para decodificação.

10 Sistemas Embarcados10 Decodificação do Frame Um método para cada campo do frame Header: informações gerais fixas Side: informações para decodificação Main Data: Scale factors e dados codificados Huffman

11 Sistemas Embarcados11 Decodificação do Frame Um método para sincronismo Leitura de dados em 1 byte Mascaramento e concatenação de variáveis Armazenamento em variáveis públicas Necessário o cálculo de variáveis auxiliares Formato do Header

12 Sistemas Embarcados12 Huffman Tabela para busca de valores Altos valores de energia contidos nas baixas freq Baixos valores de energia contidos nas altas freq Isso permite compactação dos dados

13 Sistemas Embarcados13 Le_byte Sync Demux_top Header Codificação do bloco Side_mono Side_stereo Main_data Calc Huffman

14 Sistemas Embarcados14 Dequantizador Restabelecer os valores originais de atribuição energética de cada faixa de freqüências. Equações:

15 Sistemas Embarcados15 Filtros (Codificação)

16 Sistemas Embarcados16 Filtros (Decodificação)

17 Sistemas Embarcados17 Filtro Alias Reconstruction Remove efeito do overllaping das 32 bandas; 8 alias butterflies feitas antes da IMDCT; Coeficientes csi e cai tabulados na ISO ;

18 Sistemas Embarcados18 IMDCT (window) a)Normal window (block_type=0) b)Start window (block_type=1) c)Short window (block_type=2) d)Stop window (block_type=3)

19 Sistemas Embarcados19 IMDCT Transforma as 18 linhas de freqüência de cada subbanda em 36 sinais; No caso de janela curta, é feito o overadd de três janelas subseqüentes, gerando os 36 sinais.

20 Sistemas Embarcados20 IMDCT (overlap add) Cada 18 amostras finais de cada subbanda é somada com as 18 amostras iniciais da próxima subbanda; Obtem-se 32 novas subbandas de 18 amostras no tempo.

21 Sistemas Embarcados21 Filtro polifásico Para cada amostra no tempo de cada uma das 32 subbandas é gerado 32 amostras de aúdio consecutivas;

22 Sistemas Embarcados22 Filtro Polifásico

23 Sistemas Embarcados23 Codificação dos filtros Filtro_control Filtro Alias IMDCT IMDCT_win IMDCT_cos Filtro Polifásico

24 Sistemas Embarcados24 Blocos do Decodificador MP3 Dequantizador Sincronizador/ Decodificador Filtros PCM 8 bits Dados Desquantizados 8 bits Dados Quantizados chamada de variáveis MP3 8 bits chamada de variáveis Variáveis de Sistema Controle de Chamadas Externo

25 Sistemas Embarcados25 Trabalhos Futuros Tomada de dados do Main_data; Huffman Table; Instrumentação do código; Geração de um código portável para o FemtoJava; Comparação de desempenho NOC x BUS.


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