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MP3文件结构解析(超详细)1. MP3文件结构解析1.1. 概述
1.1.1. 音频相关术语
ID3：
一般位于一个mp3文件的开头或末尾的若干字节内，记录该mp3文件的歌手、标题、专辑名称、年代、风格等信息，ID3分位两个版本，V1版ID3在文件末尾的固定128字节，以TAG字符开头，若没有则认为无ID3V1信息，V2版ID3位于mp3的开头，长度可变。
采样率：
每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示，采样率是指将模拟信号转换成数字信号时的采样频率，也就是单位时间内采样多少点，采样频率越高声音的还原就越真实越自然，在当今的主流采集卡上，采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05KHz只能达到FM广播的声音品质，44.1KHz则是理论上的CD音质界限，48KHz则更加精确一些。
比特率：
比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送的数据越大。在音频、视频领域，比特率常翻译为码率，比特率表示经过编码（压缩）后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最小的单位，要么是0，要么是1。比特率与音、视频压缩的关系，简单的说就是比特率越高，音频、视频的质量就越好，但编码后的文件就越大；如果比特率越少则情况刚好相反。
比特率=采样率*采样位数*声道数
码率/码流/位率：
是指音频、视频文件在单位时间内使用的数据流量，通俗一点的理解就是取样率,是音频、视频编码中质量控制中最重要的部分，一般我们用的单位是Kb/s、Mb/s。一般来说码流越大，压缩比就越小，质量就越高。码流越大，说明单位时间内取样率越大，数据流，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件
编码：
从信息论的观点来看，描述信源的数据是信息和数据冗余之和，即：数据=信息+数据冗余。音频信号在时域和频域上具有相关性，也即存在数据冗余。将音频作为一个信源，音频编码的实质是减少音频中的冗余。
自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码
解码：
编码的逆过程
1.1.2. MP3简述
MP3全称为MPEG Audio Layer 3，它是一种高效的计算机音频编码方案，它以较大的压缩比将音频文件转换成较小的扩展名为.mp3的文件，基本保持源文件的音质，MP3是ISO/MPEG标准的一部分，
ISO/MPEG标准描述了使用高性能感知编码方案的音频压缩，此标准一直在不断更新以满足“质高量小”的追求，现已形成MPEG Layer1、Layer2、Layer3三种音频编解码方案，分别对应MP1、MP2、MP3 这三种声音文件
MPEG(Moving Picture Expert Group)是ISO下的一个动态图像专家组，它指定的MPEG标准广泛的应用于各种多媒体中，MPEG标准包括视频和音频标准，其中音频标准已制定出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-2 ACC、MPEG-4。MPEG-1和MPEG-2标准使用同一个音频编解码族Layer1、2、3，MP3绝大多数使用的是MPEG1标准
MP3音频压缩包含编码和解码两部分，编码是将原始信号转换成电平信号的过程，解码即是逆过程，MP3 采用了感知音频编码（PerceptualAudio Coding）这一失真算法。人耳感受声音的频率范围是20Hz-20kHz，MP3截掉了大量的冗余信号和无关的信号，编码器通过混合滤波器组将原始声音变换到频率域，利用心理声学模型，估算刚好能被察觉到的噪声水平，再经过量化，转换成Huffman编码，形成MP3位流。解码器要简单得多，它的任务是从编码后的谱线成分中，经过反量化和逆变换，提取出声音信号。
MP3文件数据由多个帧组成，帧是MP3文件最小组成单位。每个帧又由帧头、附加信息和声音数据组成。每个帧播放时间是0.026秒，其长度随位率的不同而不等。有些MP3文件末尾有些额外字节存放非声音数据的说明信息。
1.2. MP3文件结构
MP3文件大体上分为三个部分：ID3V2+音频数据+ID3V1
1.3. ID3V2解析
ID3V2一共有四个版本，ID3V2.1/2.2/2.3/2.4，目前流行的播放软件一般只支持第三版即ID3V2.3，由于ID3V1记录在文件的末尾处，ID3V2就只能记录在文件的首部了，也是因为这个原因，对ID3V2的操作比ID3V1要慢，而且ID3V2的结构比ID3V1的结构复杂的多，但是ID3V2可以记录更多的信息，长度可变
ID3V2.3由一个标签头和若干个标签帧或者一个扩展标签头组成，至少要有一个标签帧，每一个标签帧记录一种信息，例如作曲、标题等
1.3.1. 标签头
位于文件开始处，长度为10字节，结构如下：
char Header[3]; /*必须为“ID3”否则认为标签不存在*/
char Ver; /*版本号ID3V2.3 就记录3*/
char Revision; /*副版本号此版本记录为0*/
char Flag; /*标志字节，只使用高三位，其它位为0 */
char Size[4]; /*标签大小*/
注：标签大小，不能确定具体包括哪些内容，解析歌曲文件后，发现没有哪些字节之和会等于该值，详见下面的实例分析
标志字节一般为0，定义如下(abc000000B)
a：表示是否使用Unsynchronisation
b：表示是否有扩展头部，一般没有，所以一般也不设置
c：表示是否为测试标签，99.99%的标签都不是测试标签，不设置
标签大小共四个字节，每个字节只使用低7位，最高位不使用恒为0，计算时将最高位去掉，得到28bit的数据，计算公式如下：
Size=(Size[0]&0x7F)*0x200000+(Size[1]&0x7F)*0x400+(Size[2]&0x7F)*0x80+(Size[3]&0x7F)
以《金南玲 - 逆流成河.mp3》为例，使用WinHex工具打开如下，读者可自己对照上述结构，本章结束会给出详细的结构分析
1.3.2. 标签帧
每个标签帧都有10个字节的帧头(和标签头不是一个东西，虽然他们刚好都是10字节，标签头只有一个，每个标签帧都有一个帧头)和至少一个字节的内容构成，标签帧与标签头/其他标签帧无特殊字节分割，只能通过帧头信息来确定帧内容的大小。
帧头长度10字节，定义如下：
char ID[4]; /*标识帧，说明其内容，例如作者/标题等*/
char Size[4]; /*帧内容的大小，不包括帧头，不得小于1*/
char Flags[2]; /*标志帧，只定义了6 位*/
标识帧，常见的内容如下：
TIT2=标题
TPE1=作者
TALB=专集
TRCK=音轨格式：N/M 其中N为专集中的第N首，M为专集中共M首，N和M 为ASCII 码表示的数字
TYER=年代是用ASCII 码表示的数字
TCON=类型直接用字符串表示
COMM=备注格式："eng