MPEG数字音频格式压缩技术

ＭＰ Ｇ １ 字 音频压 缩方 案 。我们介 绍 一下 ＭＰ Ｇ １ Ｅ 一数 Ｅ 一 音频 压缩 的 内容 。在 ＭＰ Ｇ １压缩 中 ， 复杂 程度 规 Ｅ 一 按 定 了三 种 模 式 即层 Ｉ， Ⅱ， Ⅲ 。 目前 广 泛使 用 的 层 层 ＶＣ Ｄ的音 频 压 缩方 案 为层 Ｉ，它 的典 型 的 码 流 为每 通道 １２ ｂ ｓ ９ ｋ ／ 。层 Ⅱ即称掩 蔽模 式通 用 子带集 成 编码 与 多路 复用 ， 型的码 流为 每通道 １ ８ ｂ ｓ 广泛 应用 典 ２ ｋ／ ， 于数 字 音 频 广播 、数 字 演播 室 等 数 字 音频 专业 的制 作、 流、 交 存储 和 传 送 。层 Ⅲ是 综合 于 层 Ⅱ和 Ａ Ｐ Ｃ ＳＥ 的 优 点 提 出 的混 合 压缩 技 术 ， ３的复 杂 度 相 对 较 ＭＰ
性 的 存 在 ， 少 了对 量 化 比特 率 的要求 ， 同子 带分 减 不 配 不 同 的量 化 比特 数 ， 但对 于 各 子 带 而 言 ， 是线 性 量
信 号将 不编 码 ， 于掩蔽 阈值 的信 号将 重新 分 配量化 高 比特 值 ， 实施 压 缩 ， 这是 ＭＰ Ｇ能得 到较 高 的压 缩 比， Ｅ
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经验交流
有 线 电视 技 术
Ｍ Ｅ 。ｉ；格式藿缩技 ＰＧ … 频 数字音 ；
房 丽 山东济宁广 播 电视局
数 字 技术 的 出现 与 应 用 为人 类 带 来 了深 远 的影 响 ， 中数 字 音 频技 术 也得 到 了广 泛 的 应用 ， 其 具有 良
２ ＭＰ Ｇ 压 缩 原 理 Ｅ
在 音 频 压 缩 标 准 化 方 面 取 得 巨 大 成 功 的 是
的数 字音频 的码 流 。对 Ｃ Ｄ音 质 的 信号 来 讲 ， 每秒 要 ４ １ ０次 的 采样 ， 个 样值 是 １ ４０ 每 ６比特 的量 化 ， 而立 体
声 Ｃ 音 质 信 号 ，它 每 秒 的 码 流 是 ４ ．ｋ １ ｘ Ｄ ４１ × ６ ２ １ Ｍｂ ｓ ． ／ 。这 样 高 的码 流和容 量 ，对 于数字 音 频 的存 ４
遮蔽 掉 。这样 利 用人 耳 的感 觉特 性 ， 对数 据 流本 身进 行 压缩 ， 到 既能 降 低码 流 ， 能通 过 科 学 的 压缩 方 做 又 法 提高码 流 的效 率 ， 又不影 响音质 本 身 。完全 了解 而 了人耳 的特 性后 ， 会知 道 人耳 实 际上 可看 成一 个 多 就 频 段 的 听感 分 析 器 ， 接 收端 的最后 ， 对 瞬 间 的频 在 它 谱 功率 进行 了重新分 配 ， 就 为音 频 的数据 压缩 提供 这
还原 ， 最后 输 出标准 Ｐ Ｍ 码 流 。其原理 方框 图如图 １ Ｃ
所示 。
高频 端 则有 较 宽 的带 宽 。这 样 ，在按 关 键 带 宽 分 割 时， 低频 取 的带 宽窄 ， 意味 着 对 低频 有 较 高 频 率 分 即 辨率 ， 高 频端 时 则相 对 有较 低 一 点 的分 辨率 。 样 在 这
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不 是 均 匀 频 带 宽 ， 因 为 人 耳 低 频 时 的 灵 敏 度 在 ７０ ０ Ｈｚ以后 急 剧 降 低 。 与之 相 关 的一 个 概念 叫关 键 带 宽 ， 为 在 同样 的 掩 蔽 值 时 ， 频 有 窄 的 带 宽 ， 因 低 而
码端 ， 只要 子 最 时
一
点 的 电平 才能 听 到 ， 就 是说 在 听觉 阈值 以下 的 电 这 率之 间的掩 蔽效 应 ，其 实就 是指 人 耳接 收信 号 时 ， 不 同频率 之 间的相 互 干扰 。 电平 高 的频率 点和 电平相 当 对来说 较低 的不 同频率 点 同时 出现 时 ， 电平 低 的频率 点的 声音将 听不 到。 因为人 耳 的灵 敏度 不一 样 ， 以 所
不 同频 率点 的掩 蔽程 度 是不一 样 的 。 低于掩 蔽 阈值 的
将 数字化 的宽带 音频 信 号分 成 ３ 子带 ； ２个 同时 ， 信号 通 过 ＦＴ 运 算 ， 信 号进 行 频谱 分析 ； Ｆ ｒ 对 子带 信 号 与频 谱 同步 计算 ， 出对 各 子 带 的掩 蔽 特性 ， 得 由于 掩 蔽 特
又能保 证音 质 的重要 原 因 。 第三 个特 点是 指短 暂掩 蔽
效 应 ， 在一 个 强 信 号之 前 或 之后 的弱 信 号 ， 会 被 指 也
２０ ０ ６年 第 ４期 （ 第 １ ６期 ） 总 ９
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化 。加上 Ｃ Ｃ校验 码 ， 到标 准 的 ＭＰ Ｇ码 流 。在 解 Ｒ 得 Ｅ
储 、 理和传 输 提 出 了很 高 的要求 。对音 频 的压 缩理 处
论 ， 从 研 究人 耳 的听感 系统 开 始 的 ， 先 第 一个 特 是 首 点 是人 耳对 各频 率 的灵 敏 度是 不 同 的 ， ２ ４ 在 — ｋ频 段 ， 很 低 的 电平 就 能 被人 耳 听 到 ， 他频 段 时 ， 对要 高 其 相
了依据 。
好的 市场前 景 。 与之相 关 的数字 音频 压缩技 术也 得 到 充分 的发 展 ， 些 著名 的研 究机 构 和公 司都 努 力地 开 一
发专 利技术 和产 品 。
１ 为 什 么 要 压 缩
数字 音频 是 对模 拟声 音信 号 每秒 上千 次 的采样 ， 然后 把每 个样 值按 一 定 的 比特 数 量化 ， 后得 到标 准 最
平 可 以去掉 ， 当于 压缩 了数据 。第 二个 特 点就 是频 相
高， 编码 不利 于实 时 ， 型码 流 为 ６ ｋ ／ ， 典 ４ ｂ ｓ在低 码 率下
有 高品 质 的音 质 ， 以成 为网上 音 源的宠 儿 。 所 ＭＰ Ｇ １的压缩 技术 方 案是 子 带 压缩 ， 带 分 割 Ｅ一 子 的实 现 是通 过时 频 映射 ， 用多 相正 交 分解 滤 波器组 采