ничего про mp3 не читал, но, вроде, для приближения звука там используются многочлены Фурье, интерполирующие звук. Т.е. и так гладкие функции. В этом случае, боюсь, интерполяция сплайнами только ухудшит качество. Не бейте, если неправ.
Общий принцип - информация не берется из ниоткуда. mp3 сжимает с потерями - следовательно, перебить на более высокий битрейт можно, но качество звука не улучшится. Что я и слышу на некоторых записях с mp3real.ru.