2.MPEG2音频
MPEG2音频是在MPEG音频基础上为用于HDTV和高质量数字音频广播而增加了必要功能的一种方式,与MPEG音频具有很好的互换性。它和MPEG2视频是并行开发的,1994年11月完成了国际标准(IS)。它对MPEG音频作了以下两点扩展:
(1)MC/ML(多通道/多语音)。MPEG2音频增加了5.1通道的多通道功能和可到7通道的多语音功能。可以重放适合于高品位音频重放的5通道,在立体声L(左)、R(右)的基础上,增加了C(中)、LS(左环绕)、RS(右环绕)。多语音是独立于5个通道的解说(辅助声音)通道,最多可达到7个通道。用MC/ML编码的数据,即使使用不具有MC/ML功能的MPEG音频解码器也可以作为2通道立体声重放。这叫做后向兼容性,是MPEG2音频的最大特征。
(2)LSF(低采样频率)。MPEG2音频比MPEG音频增加了24kHz、22.05kHz、16kHz的采样频率,由此即可提高用低比特率时的压缩率。
3?AC-3
作为电影院用的杜比环绕声方式的数字版开发的杜比AC-3方式,现在十分引人注目,因为它不仅用于ATV(高级TV)标准,还用于将有大发展的DVD标准。
滤波器库采用MDCT(改进离散余弦变换),用这种变换将时间样本变换成频率成分,对各成分分配适当比特后再进行编码,最后经多路复用得到编码比特流。
解码过程和编码相反,输入的编码比特流经去复用后分成两路:一路经频谱包络解码送至内部比特分配,另一路送逆量化器,在这里与内部比特分配方框送来的信号一起进行逆量化,再经滤波器库处理后输出。
要说明的是,这里的编解码是指数据压缩和解压缩,真正的AC-3解码器要将输入的一路解压缩后的串行比特流变换成5.1通道模拟信号,还要有复杂得多的专门系统解码器。图6即为美国ZORAN公司开发的AC-3解码芯片ZR-38500的简单输入输出电路。
因为AC-3是和MPEG音频不同的方式,故不能实现对MPEG音频的后向兼容。不过其它功能大体相同,例如就同步来说,因为含有MPEG系统的时间标记(timestamp),故可与MPEG视频同步。而在压缩性能方面,难以直接比较,因为压缩性取决于编码器的能力和输入信号,但同MPEG音频层Ⅱ相比,可望减少百分之几以上的比特率。
MPEG音频的结构
下面介绍MPEG音频压缩编解码方式的结构。其它音频编码方式的结构与之基本相同。
1?编码器和解码器的构成
MPEG音频编码器和解码器的方框。
2 帧结构
最常用的层Ⅱ的帧结构图示于图9。每1帧的样本数为1152,每帧的比特数是不变的,故为固定长度帧结构。其中音频信号的信息输入的音频数据部分可以做成可变长度的,在到达帧长度的间隙部分的辅助信息可以插入音频信号以外的任意数据。
在可变比特变化范围内,比特分配是对各个子带指定1个样本分配多少比特。边界用头(Head)指定,在边界以上的子带中,比特分配和样本,左右通道是共同的(联合立体声编码)。子带限度是分配的比特不为0的最大的子带。
比例因子(scalefactor)和比例因子选择信息(ScalefactorSelectionInformation:SCFSI)指定每个子带的振幅最大值。根据比例因子选择信息,每个子带可以改变1~3个比例因子数。
按照比特分配指定的每个样本的比特数,将子带样本进行PCM编码。分配=0的部分的样本不编码,故可省略。
在层Ⅱ中,把连续的3个样本作为一组进行编码,一部分用这种分组编码的方法。在分组编码以及不是分组编码的场合,用量化精度q量化的3个样本a、b、c的编码格式。
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