数字声音广播 2 数字音频信源编码.pdf

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1、数字音频信源编码1信源编码在通信系统中的位置2（一）、信源编码的任务信源编码又称数据压缩（降低数字信号的数据率），其任务主要是解决数据存储、交换、传输的有效性问题。通过对信源数据率的压缩、力求用最少的数码传递最大的信息量。信源编码的一个主要目标是解决数字编码的数据率压缩问题。3信源编码、解码系统原理压缩的信号768kb/s约100kb/s768kb/sA/D编码器解码器D/A冗余与不相关部分（约600kb/s）4（二）、数据率压缩的必要性（带来的好处）1、减少传输要求的射频带宽，提高频谱利用率。例如：一套CD双声道立体声节目，取样率为44.

2、1KHz，每样值按16比特量化，净数据率为2×16×44.1×103=1411.2kb/s，为确保传输的可靠性，设信道编码率R=1/2，则实际经信道传输的总数据率为：1411.2kb/s×2=2822.4kb/s若信道的频谱利用率为2（b/s）/Hz，则传输一套CD立体声节目所需的射频带宽为2822.4(Kb/s)/[2(b/s)/Hz]1.4MHz，相当于现在7个模拟FM广播电台占用的实际带宽。不进行数据压缩，要想实现传输的数字化是不切实际的。5经过压缩后，若将数据率降至原来的1/7，则利用一个FM电台所占的实际射频带宽就可以传送一套C

3、D质量的立体声节目。数据压缩清除了广播电视节目传输数字化的最大障碍。由于数据压缩，在现有通信干线上可开通更多的并行业务。在带宽一定的信道上，可同时安排多套节目。2、较快地传输各种信源，降低信道占用费。3、紧缩数据存储容量，降低存储费用和空间。4、降低发射机功率消耗。6（三）、数据压缩的分类1、可逆压缩又称冗余度压缩、无失真压缩。例如去除重复的数据，根据压缩后的数据恢复原来的数据，无信息丢失。2、不可逆压缩又称“不相关”压缩，压缩时丢掉信号中的“不相关”部分，解码后不能恢复原来的“不相关”部分。7可逆压缩与不可逆压缩可借下图来理解：PCM信号

4、96kb/sPCM信号768kb/s(每声道)768kb/s源编码器源解码器SS’+D_D=0时，为冗余压缩（可逆）D0时，为“不相关压缩”（不可逆）经源解码后，虽然数据率与压缩前相同，但信号的成分在可逆压缩时相同，不可逆压缩是不同的。8（四）、数据率压缩的可能性1、统计分析表明，声音信号中存在多种冗余度。编码时降低信号中的冗余度，解码时可以重建。2、利用人耳听觉的心理声学特性（频谱掩蔽特性和时间掩蔽特性）、人耳对信号幅度、频率、时间的有限分辨能力，凡是感觉不到的成分不编码、不传送。凡是人耳感觉不到的成分，对人耳辨别声音信号的强度、音调、

5、方位没有贡献，称为“不相关部分”。9（五）、何谓与CD可比的质量将压缩后的节目与原版CD节目对比试听，若听不出区别，就可认为数据率压缩的节目有与CD可比的质量。原版节目A（数据率1411.2kb/s）压缩后的节目B（例如192kb/s）先在告知是原版节目节目A的情况下聆听，然后，在不告知是A还是B的情况下聆听A和B，听后由听者判断哪个是A，哪个是B，如果分不清A和B，说明B有与CD可比的质量。10（六）、MPEG音频编码标准1、MPEG1ISO/IEC—11172—31992年标准化取样频率：32KHz，44.1KHz，48KHz数据率：3

6、2Kb/s~384Kb/s声音模式：单声道、双声道立体声、联合立体声编码算法系列与关系：Layer1：MUSICAM的简化版本Layer2：MUSICAM（掩蔽型通用自适应子带综合编码与复用）Layer3：MUSICAM+Aspec(自适应频谱感知熵编码）编码复杂性层（Layer）号能力处理时延11能力：在相同的质量下，压缩率大。（压缩率：未压缩时的数据率/压缩后的数据率）或在相同的数据率下，有更好的质量。兼容性：层号高的解码器可对用本层和低层编码算法的数据流解码。不同Layer的应用：Layer1：DCCLayer2：DAB，电缆

7、和卫星广播（ADR），电缆和卫星电视（DVB），计算机多媒体Layer3：通过ISDN传送广播节目1213不同Layer的比较LayerIIIIII在比较好的质192kb/s128kb/s64kb/s量下每声道的数据率所列出的比特1:3.61:5.61:11率的压缩比滤波器子频带编码子频带编变换编码码频谱分辨率32个子带32个子带32个子带，每子带18条特征基本(简单)最佳编码滤波器组和熵算法编码的联合应用142、MPEG2ISO/IEC—13818—31994年11月标准化,是对MPEG1的发展与扩展多声道环绕声和多语言编码低（半）取样频

8、率低比特率编码取样频率：16KHz22.05KHz24KHzMPEG2也有Layer1Layer2Layer315MPEG1和MPEG2—LSF的数据率标MPEG1，Layer2