音頻編碼和解碼原理
每張CD光盤重放雙聲道立體聲信號可達74分鐘。VCD視盤機要同時重放聲音和圖像,圖像信號數(shù)據(jù)需要壓縮,其伴音信號數(shù)據(jù)也要壓縮,否則伴音信號難于存儲到VCD光盤中。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/166504.htm一、伴音壓縮
在接收端實現(xiàn)發(fā)送端的逆過程。輸入子帶編碼數(shù)據(jù)流,將各子帶信號分別送到相應的數(shù)字解碼電路(共m個)進行數(shù)字解調,經(jīng)過諸路低通濾波器(m路),并重新解調,可把各子帶頻域恢復為當初原始信號的分布狀態(tài)。最后,將各路子帶輸出信號送到同步相加器,經(jīng)過相加恢復為原始信號,該恢復的信號與原始信號十分相似。
(2)子帶編碼的應用
子帶編碼技術具有突出的優(yōu)點。首先,聲音頻譜各頻率分量的幅度值各不相同,若對不同子帶分配以合適的比例系數(shù),可以更合理地分別控制各子帶的量化電平數(shù)目和相應的重建誤差,使碼率更精確地與各子帶的信號源特性相匹配。通常,在低頻基音附近,采用較大的比特數(shù)目來表示取樣值,而在高頻段則可分配以較小的編碼比特。其次,通過合理分配不同子帶的比特數(shù),可控制總的重建誤差頻譜形狀,通過與聲學心理模型相結合,可將噪聲頻譜按人耳主觀噪聲感知特性來形成。于是,利用人耳聽覺掩蔽效應可節(jié)省大量比特數(shù)。
在采用子帶編碼時,利用了聽覺的掩蔽效應進行處理。它對一些子帶信號予以刪除或大量減少比特數(shù)目,可明顯壓縮傳輸數(shù)據(jù)總量。比如,不存在信號頻率分量的子帶,被噪聲掩蔽的信號頻率的子帶,被鄰近強信號掩蔽的信號頻率分量子帶等,都可進行刪除處理。另外,全系統(tǒng)的傳輸信息量與信號的頻帶范圍、動態(tài)范圍等均有關系,而動態(tài)范圍則決定于量化比特數(shù),若對信號引入合理的比特數(shù),可使不同子帶內按需要給以不同的比特數(shù),也可壓縮其信息量。
二、MPEG-1音頻編碼方框圖
1、MPEG-1音頻編碼的依據(jù)
MPEG-1音頻壓縮編碼標準采用了心理學算法。利用感知模型刪去那些聽覺不靈敏的聲音數(shù)據(jù),而使重建的聲音質量無明顯下降。它采用子帶編碼技術,根據(jù)心理聲學模型取得不同子帶的聽覺掩蔽閾值;對各子帶的取樣值進行動態(tài)量化。它根據(jù)不同頻段上大音量信號所引起的小音量信號掩蔽閾值的變化規(guī)律,對不同頻段給以不同的量化步長,以便保留主要信號,而舍棄對聽覺效果影響很小的成分,經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮,可取得合理的比特流,將原來大約1.5Mbit/s的聲音傳輸碼率減少到0.3Mbit/s,即壓縮率可達到1/5。
2、編碼流程
圖2.3.2是基于MUSICAM(掩蔽模式通用子帶編碼和多路復用)的MPEG-1音頻壓縮編碼方框圖。輸入信號是經(jīng)過取樣的二進制PCM數(shù)字音頻信號,取樣頻率可以取44.1KHz、48KHz或32KHz,該音頻數(shù)碼信號的碼值與原來采樣信號的幅度、頻率成正比。
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