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发表于 2014-9-29 23:08
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一、MPEG音频压缩基础
在众多音频压缩方法中,这些方法在保持声音质量的同时尽量压缩数字音频使之占用更小的存储空间。MPEG压缩是该领域中效果最好的一个。这种压缩是有损压缩,这意味着,当运用这一方法压缩时肯定会丢失一部分音频信息。但是,由于压缩方法的控制很难发现这种损失。使用几个非常复杂和苛刻的数学算法,使得只有原始音频中几乎听不到的部分损失掉。这就给重要的信息剩下了更多的空间。通过这种方法可以将音频压缩12倍(可以选择压缩率),效果显著。正是应为他的质量,MPEG音频变得流行起来。
MPEG-1,MPEG-2和MPEG-4都是人们熟悉的MPEG标准,MP3只涉及到前两中,另外还有一个非官方标准MPEG-2.5用于扩展MPEG-2/LSF到更低的采样率。
MPEG-1音频(ISO/IEC 11172-3)描述了具有如下属性的三层音频编码:
1或2个声道
采样频率为32kHz,44.1kHz或48kHz
位率从32kbps到448kbps
每一层都有自己的优点。
MPEG-2音频(ISO/IEC 13818-3)有两个MPEG-1的扩展,通常叫做MPEG-2/LSF和MPEG-2/Multichannel
MPEG-2/LSF有如下特点:
1或2个声道
采样频率为MPEG-1的一半
波特率从8kbps256kbps
MPEG-2/Mutichannel有如下特点:
多达5个声道和1个LFE-通道(低频增强 不是重低音)
同MPEG-1一样的采样频率
5.1的最高波特率可能达到1Mbps
二、MPEG Layer3编/解码的基本原理
音乐CD具有44.1KHz 16Bits 立体声的音频质量,一张CD可以存储74分钟的歌曲(大约15首左右)。如何将这些歌曲无损或基本无损地进行压缩,以使在同样的媒体上存储更多的歌曲,一直困扰着软件业。当MPEG协会提出MPEG Audio Layer1~Layer3后,机会产生了。通过使用MPEG1 Layer3编码技术,制作者得以用大约12∶1的压缩率记录16KHz带宽的有损音乐信号。不过,同CD原声区别不大。人的听力系统具有非常优越的性能,其动态范围超过96dB。你既可以听到扣子掉在地上这样小的声音,也可以听到波音747的强大的轰鸣声。但当我们站在飞机场听着波音747的轰鸣时,你还能分辨出扣子掉在地上的声音吗?不可能。人的听力系统适应声音的动态变化,人们对这种适应及屏蔽特性音质研究后得出对声音压缩非常有用的理论。人们很早以前就知道利用这种特性来为磁带录音降低噪音了(当没有音乐时嘶嘶声很容易听到,而当音乐信号电平很高时嘶嘶声不容易听到)。当声音较强时产生屏蔽效应。在阈值曲线下的噪音或小信号声音无法被人耳听到。在较强信号出现时,允许通过更多的信号。在此时增加被量化过的小信号数据(使用无用的位来携带更多的信息)可以达到一定程度的压缩的目的。通常情况下,MP3压缩器将原始声音通过FFT(快速傅立叶变换)变化到频域,然后通过一定的算法算出何种频率声音可以携带更多的信息。而在还原时解码器所需要做的仅仅是将其从频域再变换回来。
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