數(shù)字聲音廣播 2 數(shù)字音頻信源編碼.pdf

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1、數(shù)字音頻信源編碼1信源編碼在通信系統(tǒng)中的位置2（一）、信源編碼的任務(wù)信源編碼又稱數(shù)據(jù)壓縮（降低數(shù)字信號的數(shù)據(jù)率），其任務(wù)主要是解決數(shù)據(jù)存儲、交換、傳輸?shù)挠行詥栴}。通過對信源數(shù)據(jù)率的壓縮、力求用最少的數(shù)碼傳遞最大的信息量。信源編碼的一個主要目標(biāo)是解決數(shù)字編碼的數(shù)據(jù)率壓縮問題。3信源編碼、解碼系統(tǒng)原理壓縮的信號768kb/s約100kb/s768kb/sA/D編碼器解碼器D/A冗余與不相關(guān)部分（約600kb/s）4（二）、數(shù)據(jù)率壓縮的必要性（帶來的好處）1、減少傳輸要求的射頻帶寬，提高頻譜利用率。例如：一套CD雙聲道立體聲節(jié)目，取樣率為44.

2、1KHz，每樣值按16比特量化，凈數(shù)據(jù)率為2×16×44.1×103=1411.2kb/s，為確保傳輸?shù)目煽啃?，設(shè)信道編碼率R=1/2，則實際經(jīng)信道傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)率為：1411.2kb/s×2=2822.4kb/s若信道的頻譜利用率為2（b/s）/Hz，則傳輸一套CD立體聲節(jié)目所需的射頻帶寬為2822.4(Kb/s)/[2(b/s)/Hz]?1.4MHz，相當(dāng)于現(xiàn)在7個模擬FM廣播電臺占用的實際帶寬。不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，要想實現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)字化是不切實際的。5經(jīng)過壓縮后，若將數(shù)據(jù)率降至原來的1/7，則利用一個FM電臺所占的實際射頻帶寬就可以傳送一套C

3、D質(zhì)量的立體聲節(jié)目。數(shù)據(jù)壓縮清除了廣播電視節(jié)目傳輸數(shù)字化的最大障礙。由于數(shù)據(jù)壓縮，在現(xiàn)有通信干線上可開通更多的并行業(yè)務(wù)。在帶寬一定的信道上，可同時安排多套節(jié)目。2、較快地傳輸各種信源，降低信道占用費。3、緊縮數(shù)據(jù)存儲容量，降低存儲費用和空間。4、降低發(fā)射機功率消耗。6（三）、數(shù)據(jù)壓縮的分類1、可逆壓縮又稱冗余度壓縮、無失真壓縮。例如去除重復(fù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)壓縮后的數(shù)據(jù)恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)，無信息丟失。2、不可逆壓縮又稱“不相關(guān)”壓縮，壓縮時丟掉信號中的“不相關(guān)”部分，解碼后不能恢復(fù)原來的“不相關(guān)”部分。7可逆壓縮與不可逆壓縮可借下圖來理解：PCM信號

4、96kb/sPCM信號768kb/s(每聲道)768kb/s源編碼器源解碼器SS’+D_D=0時，為冗余壓縮（可逆）D?0時，為“不相關(guān)壓縮”（不可逆）經(jīng)源解碼后，雖然數(shù)據(jù)率與壓縮前相同，但信號的成分在可逆壓縮時相同，不可逆壓縮是不同的。8（四）、數(shù)據(jù)率壓縮的可能性1、統(tǒng)計分析表明，聲音信號中存在多種冗余度。編碼時降低信號中的冗余度，解碼時可以重建。2、利用人耳聽覺的心理聲學(xué)特性（頻譜掩蔽特性和時間掩蔽特性）、人耳對信號幅度、頻率、時間的有限分辨能力，凡是感覺不到的成分不編碼、不傳送。凡是人耳感覺不到的成分，對人耳辨別聲音信號的強度、音調(diào)、

5、方位沒有貢獻(xiàn)，稱為“不相關(guān)部分”。9（五）、何謂與CD可比的質(zhì)量將壓縮后的節(jié)目與原版CD節(jié)目對比試聽，若聽不出區(qū)別，就可認(rèn)為數(shù)據(jù)率壓縮的節(jié)目有與CD可比的質(zhì)量。原版節(jié)目A（數(shù)據(jù)率1411.2kb/s）壓縮后的節(jié)目B（例如192kb/s）先在告知是原版節(jié)目節(jié)目A的情況下聆聽，然后，在不告知是A還是B的情況下聆聽A和B，聽后由聽者判斷哪個是A，哪個是B，如果分不清A和B，說明B有與CD可比的質(zhì)量。10（六）、MPEG音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)1、MPEG1ISO/IEC—11172—31992年標(biāo)準(zhǔn)化取樣頻率：32KHz，44.1KHz，48KHz數(shù)據(jù)率：3

6、2Kb/s~384Kb/s聲音模式：單聲道、雙聲道立體聲、聯(lián)合立體聲編碼算法系列與關(guān)系：Layer1：MUSICAM的簡化版本Layer2：MUSICAM（掩蔽型通用自適應(yīng)子帶綜合編碼與復(fù)用）Layer3：MUSICAM+Aspec(自適應(yīng)頻譜感知熵編碼）編碼復(fù)雜性?層（Layer）號?能力?處理時延?11能力：在相同的質(zhì)量下，壓縮率大。（壓縮率：未壓縮時的數(shù)據(jù)率/壓縮后的數(shù)據(jù)率）或在相同的數(shù)據(jù)率下，有更好的質(zhì)量。兼容性：層號高的解碼器可對用本層和低層編碼算法的數(shù)據(jù)流解碼。不同Layer的應(yīng)用：Layer1：DCCLayer2：DAB，電纜

7、和衛(wèi)星廣播（ADR），電纜和衛(wèi)星電視（DVB），計算機多媒體Layer3：通過ISDN傳送廣播節(jié)目1213不同Layer的比較LayerIIIIII在比較好的質(zhì)192kb/s128kb/s64kb/s量下每聲道的數(shù)據(jù)率所列出的比特1:3.61:5.61:11率的壓縮比濾波器子頻帶編碼子頻帶編變換編碼碼頻譜分辨率32個子帶32個子帶32個子帶，每子帶18條特征基本(簡單)最佳編碼濾波器組和熵算法編碼的聯(lián)合應(yīng)用142、MPEG2ISO/IEC—13818—31994年11月標(biāo)準(zhǔn)化,是對MPEG1的發(fā)展與擴展多聲道環(huán)繞聲和多語言編碼低（半）取樣頻

8、率低比特率編碼取樣頻率：16KHz22.05KHz24KHzMPEG2也有Layer1Layer2Layer315MPEG1和MPEG2—LSF的數(shù)據(jù)率標(biāo)MPEG1，Layer2