硬體MP3 解碼器音質評估

經由上述系統架構評估方式選定 MP3 硬體解碼器方案做為 Music Bank 之最終系統架構及開發策略，針對 MP3 硬體解碼器則必須尋找可靠之音質 評估方式，以期 MP3 硬體解碼器之設計能滿足市場需求規格中所定義之 MP3 音樂品質。一般而言音質的好壞屬於主觀的感覺，因此無法完全以科 學的數據衡量其絕對的優劣，但是以一客觀的音質評估方法，也是對 MP3 硬體解碼器音質最基本的要求，以便以客觀的數據評定 MP3 硬體解碼器音 質之等級，本文將依照 ISO/ICE 11172-4[10]所提出之客觀音質評估方法，做 為對 MP3 硬體解碼器音質評估之依據。

依照 3.2 音質評估原理所描述之方法，首先需要選定 MP3 解碼器的對 照組及受測組，本文將選用 Fraunhofer-Geshellschaft IIS 遵循 ISO/IEC 11172-3 所發展名為 l3dec 的 MP3 軟體解碼器[3]作為對照 MP3 解碼器，而

且 將 選 擇 五 組 受 測 組 當 成 受 測 之 MP3 解 碼 器 ， 第 一 組 是 Windows MediaPlayer 10 之 MP3 軟體解碼器、第二組是 Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼 器(浮點運算版)、第三組是 Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(32 位元固定點運 算版)、第四組是 Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(16 位元固定點運算版)和第 五組 MP3 硬體解碼器，第一組取用的動機是評估一般使用者在 PC 上所使 用 MP3 軟體解碼器音質的等級，第二、三、四組所取用的動機是評估當 MP3 軟體解碼器，經由浮點運算、32 位元固定點運算及 16 位元固定點運 算之後在音質上所造成的影響，作為硬體 C-Model 修正之參考，第五組為 最終 MP3 硬體解碼器受測對象。

微軟 WMP10 為 PC 環境下最廣為使用的媒體播放軟體，內建 MP3 解 碼器；Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(浮點運算版)為 Fraunhofer IIS 提供以 浮點運算撰寫之 MP3 解碼軟體；Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(32 位元固 定點運算版)是將 Fraunhofer IIS MP3 浮點運算版以 32 位元固定點改寫之版 本；Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(16 位元固定點運算版) 是將 Fraunhofer IIS MP3 浮點運算版以 16 位元固定點改寫之版本；MP3 硬體解碼器是在 C-Model 模擬環境下建立之硬體 MP3 模組。

ISO/IEC JTC1 SC29/WG11 11172-4 Complaint Test 規格中依據 ISO/IEC 11172-3 之規範，提出與 ISO/IEC 11172-3 規格相符合 Layer-1、Layer-2 及 Layer-3 相對應之 MP3 測試位元流，這些測試位元流可下載自網頁[3]，同 時也採用下載自[14]之部分 MP3 音樂檔案，共同做為測試位元流輸入樣本，

選定之測試位元流輸入樣本檔名各為 Compl.mp3、Funky.mp3、Spot1.mp3、

Spot2.mp3 和 Spot3.mp3，當做測試位元流然後進行 MP3 解碼器之音質評估。

將測試 MP3 位元流，分別輸入受測解碼器並且將 PCM 輸出分別儲存 起來，然後將測試 MP3 位元流，分個別輸入對照解碼器並且將 PCM 輸出 分別儲存之，最後將受測解碼器輸出 PCM 檔案與對照解碼器輸出 PCM 檔 案以 16 位元為單位，分別以T '_k代表受測 MP3 解碼器所輸出正規化之後的

PCM 值和 代表對照 MP3 解碼器所輸出正規化之後的 PCM 值，請參考 3.2，依據公式(3)和公式(4)將 RMS’及 MAX’分別計算出來，請參考圖表 36。

R'k

位元流 Compl.mp3 Funky.mp3 Spot1.mp3 Spot2.mp3 Spot3.mp3 受測組 RMS’ MAX’ RMS’ MAX’ RMS’ MAX’ RMS’ MAX’ RMS’ MAX’

微軟 WMP 0.01837 1 0.02783 1 0.0323 1 0.0234 1 0.0259 1

浮點運算版 0.71263 1 0.70663 1 0.70676 1 0.70686 1 0.70705 1

固定點(32b) 0.71256 1 0.70667 1 0.70687 1 0.70689 1 0.70714 1

固定點(16b) 2.75891 17 7.30290 78 7.37729 70 7.10492 72 7.27747 68

硬體解碼器 0.34170 1 44.6878 1166 48.2799 1440 119.035 3436 31.920 1060 圖表 36 受測 MP3 解碼器 RMS’及 MAX’表

依 據 圖 表 36 數 值 分 析 ， 第 一 組 微 軟 WMP 10 為 完 全 符 合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格；第二組 Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器 (浮點運算版)、第三組 Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(32 位元固定點運算版) 和第四組 Fraunhofer IIS MP3 軟體解碼器(16 位元固定點運算版) 為有限度 的正確符合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格(Limited Accuracy)；第五組 MP3 硬 體 解 碼 器 如 只 參 考 Compl.mp3 之 RMS’ 值 則 為 完 全 符 合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格，但是如果將 Compl.mp3 數值除外則 RMS’

及 MAX’兩者的值都偏高因此都不符合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格 (Not Compliance)，請參考圖表 37。

受測組 ISO/11172-4 等級 微軟 WMP 10 Full Compliance 浮點運算版 Limited Accuracy 固定點(32bits) Limited Accuracy 固定點(16bits) Limited Accuracy

硬體解碼器 Full Compliance or Not Compliance

圖表 37 受測 MP3 解碼器 ISO/11172-4 等級表

MP3 硬體解碼器仍處在初期以 C 程式模擬及開發階段，所以有必要針 對此一不符合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格(Not Compliance)現象作更 進 一 步 分 析 及 除 錯 的 工 作 ， 以 便 保 留 Compl.mp3 播 放 時 之 完 全 符 合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格優異的特性，同時也改善在其它測試位元 流不符合 ISO/11172-4：Compliant Test 規格(Not Compliance)之缺點。