数字音频技术与杜比ac

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1、数字音频技术与杜比AClunouseg(this)">一般来说，数据压缩有两种方法。一种方法是利用信号的统计性质，完全不丢失信息的高效率编码法，称为平均信息量编码或熵编码（entropycoding）。第二种方法是利用接收信号人的感觉特性，省略不必要的信息，压缩信息量，称为感觉编码（perceptualcoding）。音频信号的感觉编码是以心理声学原理为基础，利用听觉心理特性，只记录那些能被人的听觉所感知的声音信号，从而达到减少数据量而又降低音质的目的。一般而言，人耳的听觉像20Hz～20kHz带通滤波器，它对不同频率的信号有不同的感知辨别率。相对于高频而言，低频的声音更

2、易新人耳感知，其中尤以对2kHz～4kHz的信号最为敏感，因而形成了图1中的绝对可闻阈曲线。绝对可闻阈是指寂静地听觉可听到的各频段的最低音量。遮蔽效应对于听觉特性有着很大的影响。遮蔽分为同时性的遮蔽和非同时性的遮蔽。前者是频域下的一种现象，指在相近的频率下，强度较大的信号会遮蔽较小的信号。后者也称时间的遮蔽性，是指在短暂的时间间隔内，强度大的信号遮蔽较小的信号，它又分为前遮蔽和后遮蔽。前遮蔽是指强度大的信号遮蔽发生较早的小信号，后遮蔽则是强度大的信号遮蔽发生较晚的小信号。通常前遮蔽的持续时间为20ms，对再前的声音的影响几乎可以忽略；而后遮蔽所产生的效应相对大而且持久，一

3、般可达100～200ms，所以应用更为广泛。典型的听觉心理特性如图1所示的频率特性（左）和时间特性（右）。图1中，噪声A因在绝对可闻阈以上而可闻，但噪声C因在绝对可闻阈以下，故听不到。如左图所示，当有黑线所示的某频率信号存在时，靠近它的本来可以听见的噪声B就变得听不见了，这种现象就是同时性遮蔽效应。而如右图所示，当某时刻有黑线所示的信号存在时，位于其后面的比它小一些的本来可听见的噪声E也变得听不见了，这种现场称为非同时性遮蔽效应。两种效应合成的结果形成了实际的可闻阈。杜比AC-3就是一种感知型编码方式，它把整个音频频带分割成若干个较窄的频段，因为人类的听觉对不同频率的声音

4、具有不同的灵敏度，各频段的宽度并不完全一样。由于有用的信号被划分成狭窄的频频，编码噪声的滤降总是就比较容易。因为对于每个频段来说，该频率以外的所有信号可以全部被滤除掉而不会损伤有用信号。而频段内，剩余噪声信号的频率与有用信号的频率非常接近，这正是遮蔽效应发挥最大作用的区域。从这种意义上说，象AC-3这样的感知型编码系统是一种非常有效的减噪系数。这些被分割成狭窄频段的多路数字音频信号最终还需要被合成一路完整的全频带信号，但每一个频段所占有的数据量并不是平均分配的，编码器内部有一个“听觉遮蔽模块”，可以模拟人的听觉遮蔽效应，它能根据信号的动态特性来决定在某一时刻的数据用量应当

5、如何分配给各频段才是最合适的。频谱密集、音量大的声音元素应该获得较多的数据占有量，那些由于遮蔽效应而听不到的声音则少占用或不占用数据量。500)this.style.ouseg(this)">2AC-3的编解码技术简介AC-3是在AC-1和AC-2基础上发展起来的多通道编码技术，保留了原AC-2中如窗函数处理、指数变换编码、自适应比特分配等许多特点，还新增了运用立体声多声道的编码技术策略的coupling和rematrix算法。一般而言，立体声的左声道和右声道的信号在听觉上十分相似，存在着许多重复的冗余信息，将这两个声道的信号联合起来加以编码，便可除去冗余的信号且不会影响

6、原来的音质。这里AC-3阵低码率的又一个有效的手法。图2为AC-3编码器原理框图。AC-3输入PC声音数据，输出压缩后的数码流。编码的第一步是，运用TDAC（TimeDomainAliasingCancellation）滤波器把时域内的PC取样数据变换成频域内成块的一系列变换系数，每个变换系数以二进制指数形式表示，即由一个指数和一个尾数构成。指数部分经编码后构成了整个信号大致的频谱，又被称为频谱包络。用频谱包括和遮蔽由线的相关性决定每个尾数的比特分配。由于比特分配中采用了前/后向混合自适应比特分配以及公共比特池等技术，因而可使有限的码率在各声道之间、不同的频率分量之间获得

7、合理的分配；在对尾数的量化过程中，可对尾数进行抖晃处理，抖晃所使用的伪随机数生器的可在不同的平台上获得相同的结果。最后由六个块的频谱包络、粗量化的尾数及相应的参数组成AC-3数据帧格式，连续的帧汇成数码流输出。由时域变换到频域的块长度的选择是指数变换编码的基础。在AC-3中定义了两种长度切换，一种是512个样值点的长块，一种是256个样值点的短块。在信号频谱分析时，对要处理的声道信号块区截取得越长越好，这样可以得到较好的频率分辨力，同时也能得到较高的编码效率。但是较长的数据块可能包含了一些不同一些可能被识别的噪音，如pre-e