视音频编解码技术及应用.docVIP

工科类 信 息 工 程 学 院 本 科 论 文 题 目： 视音频编解码技术及应用 别 系： 信息工程学院 专 业： 信息工程 届 次： 2012届 学 号： 2012041183 姓 名： 焦 杰 指 导 教师： 杨宇老师 2014年9月28日 视音频编解码技术及应用 (——视音频编解码技术及应用 焦 杰 【摘 要】首先分析了在各个不同的历史阶段为满足不同的需求而提出的各种音频编解码器，讨论了最常见编解码器的特征和性能。然后考虑了它们对当前和未来移动通信需求的适应性，比较了各种音频编解码器的性能。最后给出了一些音频编解码器在移动通信系统中的应用。 【关键词】音频编解码器；增强的高效高级音频编码；增强的自适应多码率宽带音频编码；可变速率多模式宽带音频编码；谱带恢复。 1 引言 当今，各种各样的音频编解码器广泛应用于Et常生活中。选择哪种编解码器通常取决于以下因素：音频素材的内容类型、可用通信速率和收听场合对音质的要求。可能影响编解码器选择的其它因素，还包括标准化情形、专利费和市场品牌。尽管MP3格式已获得了很大的成功，但它不适合于移动设备。近来，效率较高的编解码器(如AAC和AMR)已被提出，并为适应移动的音频应用而不断改进。 笔者将通过揭示音频编码和解码的技术原理、标准化情形以及涉及可用技术和市场需求的编解码器的适应性来评估最常见的音频编解码器，同时也考虑到移动通信领域在硬件和软件上的发展状况，分析现有和将来的音频应用，以阐明对移动音频的需求和期待。 2 音频编解码器的历史背景 音频编解码器的简短历史可追溯到20世纪80年代中期，德国Fraunhofer研究所首先开始从事高质量、低码率的音频编码研究。他们的项目作为面向市场的尤里卡(Eureka)研究计划(EU一147)的一个部分得到了欧盟的财政资助。1989 年，Fraunhofer在德国获得了MP3的专利权。后来，MP3递交给了国际标准化组织(ISO)，于1992年成为正式的MPEG一1标准的一部分。1995年1月，Fraunhofer在美国也申请了MP3专利，并于1996年l1月获批。使用MP3格式压缩的个人计算机用户能将一张普通的音乐CD (激光唱碟)的内容压缩到它原来大小的1／10，而在音质上只有很小的损伤。这样，12个d,n,t的音乐可存储在一张可录制的激光唱碟上，而且可用一台MP3格式的CD播放器或一台普通的个人计算机来播放。现今，市场上提供的移动设备从笔记本电脑、掌上型电脑到手机应有尽有，而且高速无线网络正在日益发展。与此同时，宽带语音和高保真音频压缩编码技术在商业应用驱动下得到了迅速的发展。电话语音、宽带语音和宽带音频信号不仅在带宽和动态范围上有所不同，而且在收听者对所提供的音质期待上也不相同。宽带的使用不仅改善了语音的可懂度和自然度，也增加了面对面直接交流的感觉，更容易识别说话人。目前，移动通信领域不断推出新的业务，包括流媒体、多媒体短信、广播和下载等 。流媒体业务包括听新闻、听音乐、运动比赛的监听、商业广告、交互式游戏等。广播业务类似于流业务，此外还包括因特网的网上广播。与下载的音频文件不同，流式音频文件无需存储在用户的硬盘上，但通过用户的音频播放器可像传统的收音机那样进行广播。多媒体短信业务也与流业务类似，但由于受文件大小的限制，只包括商业单位与个人以及个人与个人之间的短信发送和接收。下载业务包括网络上的音乐、书籍和连环图画的下载。 上述应用对音频编解码器提出的要求主要包括： (1)处理通用内容的能力；(2)在最低码率下保证有足够好且始终如一的音质；(3)在最低码率下要获得最好的音质；(4)可变码率要求下的高质量操作。 对于低资源设备(具有低的存储和计算资源)，必须对音频编解码器进行优化。目前，开发和标准化编解码器的工作主要由3GPP (The 3rd Generation Part—nership Project，第三代移动通信伙伴项目)负责。 3 音频编解码器的发展趋势及比较 移动通信平台的硬件正在经历迅速的发展，因此，在未来的移动设备中期待出现新的软件和应用。随着中央处理单元(CPU)处理能力的不断增强以及存储器价格的下降，可以推断出在不久的将来移动设备将会是怎样的。无线信道也处在不断的发展之中，连接移动设备的带宽正在不断的增加，是否还需要像HE—AAC那样能提供有效压缩的编解码器。 3．1 新式移动电话的特征 硬件研究的主要目标是移动电话，因为移动电话的数量远远超过个人数字助理(PDA)的数量。移动电话也是一个很好的低端移动设备平台的代表，因为对移动电话的主要设计要求