第六章数字音频技术.ppt

MUSICAM（掩蔽型自适应通用子带综合编码和复用） 特点：利用人的听觉特性，把声音分成多个子带，以不同的量化特性对各子带加以量化。 MUSICAM压缩编码过程可分为四个阶段： 6.3.1 MUSICAM 图12-8 MUSICAM的编、解码原理方框图  (a)编码器；(b) 解码器 1.时间/频率映射：分割成32个子带，并进行FFT计算。 2.求出各子带的掩蔽门限的估值：确定最大电平，产生比例因子；确定掩蔽门限，自适应分配比特，压缩数据. 3.对各子带进行量化编码: 根据各自带的掩蔽阈值及分配的量化比特数进行量化编码。 4.按帧打包形成码流： 将压缩的数据、比例因子和比特分配信息符合打包到一起，形成实际码流。 6.3.1 MUSICAM MPEG强调人的听觉心理声学模型的利用。可利用估计听觉掩蔽阈值、量化精度、尺度化等各种压缩手段进行压缩编码。 6.3.2 MPEG音频压缩编码标准 MPEG系统的基本框架 层次Ⅲ ，用混合带通滤波器提高频率分配率，采用非均匀量化、自适应分段和量化值熵编码技术。每通道64k bit/s. 层次Ⅱ，采用自适应的比特分配，子带低频量化精度为4bit，中频段为3bit，高频段为2bit；比例因子为6bit；高保真度码率为128k bit/s. 层次Ⅰ，将音频信号输入按一定格式固定分割成32个子带，子带系数的量化精度为4bit，比例因子为6bit，单声道码率为192k bit/s. 6.3.2 MPEG音频压缩编码标准 层次号 层次Ⅰ 层次Ⅱ 层次Ⅲ 在比较好的质量下每声道的数码率（kbit/s） 192 128 64 压缩比 1:3.6 1:5.6 1:11 编码特点 子带编码 子带编码 子带编码+变换编码 频谱分辨率 32个子带 32个子带 32个子带（每个子带18条） 特征 基本（简单）算法 最佳编码 滤波器组和熵编码的联合应用 应用 VCD DAB DVB-C DVB-S 计算机多媒体 通过ISDN传送声音广播节目 MPEG-1音频编码三个编码层次主要技术特点 6.3.2 MPEG音频压缩编码标准 MPEG音频层次Ⅰ的简化帧格式 MPEG音频层次Ⅱ的简化帧格式 帧头 CRC 音频数据 AD 系统32位 纠错校验16位 分配位SBS 选择SCFSI 尺度因子 子带取样（SBS） 附加数据 帧头 CRC 音频数据 AD 系统32位 纠错校验16位 分配位SBS 尺度因子 子带取样（SBS） 附加数据 6.3.2 MPEG音频压缩编码标准 子带 分析滤波器 比特分配 心理 声学模型 帧打包 量化编码 数据流 32 子带 边信息编码 声音比特码流 2 x32-192kb/s 2 x 768 kb/s 多相滤波器组：将 PCM 样本变换到 32 个子带的频域信号 心理声学模型 (Psychoacoustic Model)：计算信号中不可听觉感知的部分 比特分配器：根据心理声学模型的计算结果，为每个子带信号分配比特数 装帧：产生 MPEG-I 兼容的比特流 AC-3编码 杜比AC-3编码是美国数字电视系统采用的音频编码方式，是与MPEG/Audio不同的编码格式，故不能实现对MPEG/Audio的后向兼容，不过其它功能与MPEG/Audio大致相同。如就同步来说，因为含有MPEG系统的时间标志，故可与MPGE视频同步。 AC-3系统的方框图如图12-9所示。 6.3.3 杜比AC-3数字音频编码 图6-11 AC-3编码器方框图 6.3.3 杜比AC-3数字音频编码 谱包络 （指数）编码 尾数量化 比特分配 分析 滤波器组 AC-3帧格式形成 PCM音频 指数 尾数 比特分配信息 AC-3码流 编码的谱包络 6.4 数字音频广播 音频广播的三个阶段： 1.调幅广播(AM) 2.调频广播(FM) 3.数字音频广播DAB 传送中波和短波 频段窄，高音不丰富，音色较差 频带较宽，声音比较丰富、逼真 杂音较小 以数字技术为基础 可获得与原始信息相同质量的节目内容 6.4.1 数字音频广播的特点 DAB与模拟广播（AM/FM）相比有很多优点： 音质纯净，声音质量高 抗干扰能力强 频带利用率高 业务多样化，声色俱全、图文并茂 多种数据业务，可实现交互功能 第六章 数字音频技术 音频信号 6.1.1 音频信号的特点 1、声音信号的形式 声音在物理学上称之为声波，是通过一定介质（如空气、水等）传播的一种连续振动的波。 声源所引起的空气压力变化，被耳朵的耳膜所检测，然后产生电信号刺激大脑的听觉神经，从而使人们能感觉到声音的存在。 语音信号：语言的物质载体，具有复杂