Portal技术简介

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1、MPEG-2音频压缩编码技术第2讲主讲：陈俊主要内容一、音频技术发展概述二、音频压缩的主要途径三、音频压缩编码技术简介四、MPEG音频压缩标准介绍前言：数字卫星电视上行发射系统组成信道编码与调制节目流复用器视频编码器数据编码器音频编码器打包打包打包视频音频其它业务传送流复用上变频MPEG-2DVB-S一、音频技术发展概述1、声音的两重性：客观性：频率范围为20Hz～20KHz振动波主观性：人耳听觉对声音的分辨能力包含有主观的成分如：可分辨出响度，音高，音色和空间感，但有频率选择性、掩蔽性2、高保真的要求：准确而精确的记录和重放原有声源的特性，要求达

2、到频带宽，畸变小，动态范围大和无方向感畸变等1）模拟音频时代---早期音频广播与存储存储：以模拟形式存储于唱片和磁带上，特点：信号为模拟的，存储的方式是不可靠的2）第一代数字音频---面向多媒体存储存储：以数字形式存储于CD和数字音频磁带DAT特点：高保真、高稳定，但存储容量大、传输码率高48KHz、16Bit、PCM编码，768kb（立体声1054kb）3）第二代数字音频---面向数字广播与无线网络多媒体数字声音信号按照MPEG音频标准进行压缩编码特点：高保真、高稳定（CD水平），码率96KB以下3、 音频技术发展进程1、信息熵的角度来分析码率的

3、压缩：△熵编码：最大限度的减少冗余。△冗余包括：时间冗余，空间冗余，结构冗余，知识冗余和编码冗余等。△常见的熵编码：预测编码，结构编码，参数编码及哈夫曼编码等。※信息熵编码是早期的声音编码技术的主要方法二、音频压缩的主要途径△人耳的听觉特性包括：1）高度的感知性：可分辨出响度，音高，音色和空间感2）具有抗干扰能力：忽略干扰噪声，将注意力集中于需要听到的声音。3）具有掩蔽效应：在一个较强的声音附近，弱的声音将不被人耳所查觉，即被掩蔽掉。4）具有频率选择性：人耳只对某个频段敏感。听觉频率范围：20-20KHz最敏感的频段：3K-5KHz5)人耳具有一定

4、的听阀※根据这些人耳的心理感知特性，可以采用相应的方法，如比特分配窗变换等对码率进行高效率的压缩.2、从人耳的感知特性来降低码率两个纯音的掩蔽曲线9080706050403020100400060080010001600200024003200第二个音的频率（HZ）1200第一个音的频率第一音第一音和第二音音的混合（1）（2）拍音拍音音的混合1,2,1-2（3）1,2-112,2-1音的混合1,2,2-1低频声能掩蔽高频声，而高频声掩蔽底频声则较难；频率接近的纯音容易相互掩蔽，但是如果频率过于接近则会产生差拍，掩蔽作用反而减弱；掩蔽声的声压级提高，

5、掩蔽的范围随之展宽。☆☆☆人耳掩蔽效应的研究结果数字音频编码技术的一般思想：△自从人耳的心理感知特性被发现以来，主观感知意义上最接近的数字音频压缩技术则成为主导。这种技术可获得更高的压缩比。△利用主观感知特性的编码器称为感知音频编码器，简称PAC（PerceptualAudioCoder）。PAC主要依靠对主观感知特性和信号统计特性的利用，从而实现压缩。三、音频压缩编码技术简介比特分配熵编码复用量化编码时频分析声学模型输入输出码流掩蔽门限参数边信息信息感知音频编码器结构框图◆输入信号：以帧为单位来处理，不同的系统中，帧的长度2~50ms不等◆时频分

6、析：根据不同系统的需要，可以选用不同的时频分析工具，如FFT，DCT，MDCT。◆声学心理模型：对本帧的信号进行分析，得到信号的掩蔽阈值，并将其送入比特分配模块◆比特分配模块：根据掩蔽阈值，分配给该帧适当的比特数，然后通知量化编码模块◆量化编码：根据分配的比特数进行量化编码，可以用DPCM，ADPCM，VQ等；◆熵编码：可采用Huffman编码、算术编码等◆复用器：加入头信息和边带信息，形成输出码流感知音频编码器说明◆变换编码思想：以牺牲一定的时间分辩率来换取良好的频率分辩率◆常用的变换工具：DCT变换、MDCT、FFT◆常用的技术措施：输入信号加

7、窗预回声检测和控制，声学模型中加入了对前向和后相掩蔽的分析，模仿人耳的功能构造出一个滤波器组◆可获得的效果：在64~192kb/s（立体声）时能获得CD质量的声音最终成为MPEG-1和MPEG-2Layer3的算法基础1、变换编码一种频域变换码器的结构熵编码加权自适应量化DCT加窗心理声学模型输入输出频域最佳编码器组成框图复用门限调整量化2048点FFT比特流组合心理声学模型输入输出感知变换编码器结构框图一种感知变换编码器的结构▲与变换编码相同之处：子带编码器也在频域上寻求压缩途径▲与变换编码不同之处：不对信号直接变换，而采用带通滤波器组把听觉范围

8、内的信号割裂成很多子带，再对亚采样后的信号进行编码。▲特点：通过对子带信号的高效量化和编码来获得高的编码增益▲两种类型：1