数字电视原理第5章信源编码标准5.1数字音视频编码标准概述1.JPEG标准2．H.26×标准3.MPEG标准4．AVS标准5.2MPEG-1音频编码标准5.2.1MPEG-1音频编码算法的特点MPEG-1音频压缩标准提供三个独立的压缩层次（向后兼容）：第1层（Layer1）:编码器最为简单，应用于数字小型盒式磁带（DigitalCompactCassette，DCC）记录系统。第2层（Layer2）:编码器的复杂程度属中等，应用于数字音频广播（DAB）、CD-ROM、VCD等。第3层（Layer3）:编码器最为复杂，应用于综合业务数字网（ISDN）上的音频传输、因特网上的广播、MP3光盘存储等。用户对层次的选择可在编码方案的复杂性和压缩比之间进行权衡。表5-2MPEG-1音频压缩算法的压缩比表5-4MPEG-1层3在各种数码率下的性能5.2.2MPEG-1音频编码的基本原理MPEG-1音频编码标准3个层次的基本模型是相同的。层1是最基础的，层2和层3都是在层1的基础上有所提高。MPEG-1音频码流按照规定构成“帧”的格式。层1的每帧包含384(=32×12)个样本数据的码字，384个样本数据来自32个子带，每个子带12个样本数据；层2和层3的每帧包含1152(=32×36)个样本数据的码字，每个子带包含36个样本数据，如图5-2所示。子带滤波器05.2.2MPEG-1音频编码的基本原理5.2.2MPEG-1音频编码的基本原理5.2.2MPEG-1音频编码的基本原理5.2.2MPEG-1音频编码的基本原理5.2.2MPEG-1音频编码的基本原理5.2.2MPEG-1音频编码的基本原理5.3杜比AC-3音频5.3.1AC-3编码原理概述多声道编码方案：MUSICAM环绕声：MPEG2音频编码杜比AC-3：美国HDTV伴音，目前市场流行的称为“家庭影院”的音响系统多数采用此标准。杜比AC-3可以对1到5.1信道的音频源编码。这6个信道是：中心、左(Left)、右(Right)、左环绕(LeftSurround)、右环绕(RightSurround)和低频增强(LFELowFrequencyEnhancement)。LFE信道的带宽限于20～120Hz，主信道的带宽为20kHz。所谓0.1信道是指用来传送LFE的信道。“3／2立体声”(3向前／2环绕信道)，用一个中心信道C和两个环绕声信道Ls、Rs加上基本的左和右立体声信道L和R作为基准的声音格式。如图所示。在用作图像的伴音时，三个向前的信道保证足够稳定的方向性和清晰度。5.3.2AC-3编码器AC-3编码器接受声音PCM数据，最后产生压缩数据流。AC-3算法通过对声音信号频域表示的粗略量化，可以达到很高的编码增益，其编码过程如图所示。分析滤波器组：把时间域内的PCM数据值变换为频域内成块的一系列变换系数。窗函数：每个块有512个数据值，其中256个数据值在连续的两块中是重叠的，重叠的块被一个时间窗相乘，以提高频率选择性，然后被变换到频域内。由于前后两块重叠。每一个输入数据值出现在连续两个变换块内。因此，变换后的变换系数可以去掉一半而变成每个块包含256个变换系数。每个变换系数以二进制指数形式表示，即一个二进制指数和一个尾数。指数集反映了信号的频谱包络，对其进行编码后，可以粗略地代表信号的频谱。同时，用此频谱包络决定分配给每个尾数多少比特数。如果最终信道传输码率很低，而导致AC-3编码器溢出，此时要采用高频系数耦合技术，以进一步减少数码率。最后把6块(1536个声音数据值)频谱包络、粗量化的尾数以及相应的参数组成AC-3数据帧格式，连续的帧组成了码流传输出去。AC-3解码器基本上是编码的反过程，图5-10是其原理方框图。AC-3解码器首先必须与编码数据流同步，经误码纠错后再从码流中分离出各种类型的数据，如控制参数、系数配置参数、编码后的频谱包络和量化后的尾数等。然后根据声音的频谱包络产生比特分配信息，对尾数部分进行反量化，恢复变换系数的指标和尾数，再经过合成滤波器组由频域表示变换到时域表示，最后输出重建的PCM数据值信号。5.4MPEG-2音频编码标准MPEG-2AAC支持的采样频率为8~96kHz，编码器的音源可以是单声道、立体声和多声道的声音，多声道扬声器的数目、位置及前方、侧面和后方的声道数都可以设定，因此能支持更灵活的多声道构成。MPEG-2AAC可支持48个主声道、16个低频音效增强（LFE）声道、16个配音声道（overdubchannel）或者称为多语言声道（multilingualchannel）和16个数据流。MPEG-2AAC在压缩比为11∶1，即每个声道的数码率为（44.1×16）/11＝64kbit/s，