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音频编码和解码原理

作者:时间:2010-10-08来源:网络收藏

每张CD光盘重放双声道立体声信号可达74分钟。VCD视盘机要同时重放声音和图像,图像信号数据需要压缩,其伴音信号数据也要压缩,否则伴音信号难于存储到VCD光盘中。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/166504.htm

一、伴音压缩图2.3.1子带编码示意图 http://www.elecfans.com

在接收端实现发送端的逆过程。输入子带数据流,将各子带信号分别送到相应的数字解码电路(共m个)进行数字解调,经过诸路低通滤波器(m路),并重新解调,可把各子带频域恢复为当初原始信号的分布状态。最后,将各路子带输出信号送到同步相加器,经过相加恢复为原始信号,该恢复的信号与原始信号十分相似。
(2)子带的应用
子带技术具有突出的优点。首先,声谱各频率分量的幅度值各不相同,若对不同子带分配以合适的比例系数,可以更合理地分别控制各子带的量化电平数目和相应的重建误差,使码率更精确地与各子带的信号源特性相匹配。通常,在低频基音附近,采用较大的比特数目来表示取样值,而在高频段则可分配以较小的编码比特。其次,通过合理分配不同子带的比特数,可控制总的重建误差频谱形状,通过与声学心理模型相结合,可将噪声频谱按人耳主观噪声感知特性来形成。于是,利用人耳听觉掩蔽效应可节省大量比特数。
在采用子带编码时,利用了听觉的掩蔽效应进行处理。它对一些子带信号予以删除或大量减少比特数目,可明显压缩传输数据总量。比如,不存在信号频率分量的子带,被噪声掩蔽的信号频率的子带,被邻近强信号掩蔽的信号频率分量子带等,都可进行删除处理。另外,全系统的传输信息量与信号的频带范围、动态范围等均有关系,而动态范围则决定于量化比特数,若对信号引入合理的比特数,可使不同子带内按需要给以不同的比特数,也可压缩其信息量。

二、MPEG-1编码方框图

1、MPEG-1编码的依据
MPEG-1音频压缩编码标准采用了心理学算法。利用感知模型删去那些听觉不灵敏的声音数据,而使重建的声音质量无明显下降。它采用子带编码技术,根据心理声学模型取得不同子带的听觉掩蔽阈值;对各子带的取样值进行动态量化。它根据不同频段上大音量信号所引起的小音量信号掩蔽阈值的变化规律,对不同频段给以不同的量化步长,以便保留主要信号,而舍弃对听觉效果影响很小的成分,经过数据压缩,可取得合理的比特流,将原来大约1.5Mbit/s的声音传输码率减少到0.3Mbit/s,即压缩率可达到1/5。

2、编码流程
图2.3.2是基于MUSICAM(掩蔽模式通用子带编码和多路复用)的MPEG-1音频压缩编码方框图。输入信号是经过取样的二进制PCM数字音频信号,取样频率可以取44.1KHz、48KHz或32KHz,该音频数码信号的码值与原来采样信号的幅度、频率成正比。
图2.3.2 MPEG-1音频编码方框图 http://www.elecfans.com


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关键词: 原理 和解 编码 音频

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