1.MPEG-1音频编码标准简介

MPEG-1音频压缩标准是第一个高保真音频数据压缩国际标准。它是MPEG-1标准的第3部分（ISO/IEC11172-3）。

MPEG-1压缩声音信号采用子带编码（SBC）。先把时域中的声音数据变换到频域，再对频域内的子带分量分别进行量化和编码，然后根据心理声学模型确定量化精度，来压缩数据量。

按编码性能和复杂度的提升次序，MPEG-1声音信号编码分为3层（Layer 1、Layer 2、Layer 3），高层兼容低层。

Layer 1：每声道192kbit/s，每帧384个样本，32个等宽子带，固定分割数据块。子带编码用DCT（离散余弦变换）和FFT（快速傅里叶变换）计算子带信号量化比特数。采用基于频域掩蔽效应的心理声学模型，使量化噪声低于掩蔽阈值。量化采用带死区的线性量化器。主要用于数字盒式磁带（DCC）。

Layer 2：每声道128kbit/s，每帧1152个样本，32个子带，属不同分帧方式。采用共用频域和时域掩蔽效应的心理声学模型，并对高、中、低频段的比特分配进行限制，并对比特分配、比例因子、取样进行附加编码。Layer 2广泛用于数字电视、CD-ROM、CD-I和VCD等。

Layer 3（MP3）：每声道64kbit/s。用混合滤波器组提高频率分辨率，按信号分辨率分成6×32或18×32个子带，克服平均分32个子带的Layer 1、Layer 2在中、低频段分辨率偏低的缺点。采用心理声学模型，增设不均匀量化器，量化值进行熵编码。主要用于ISDN（综合业务数字网）音频编码。

图1-15所示为MPEG-1 Layer 1、Layer 2音频压缩编码器框图。MPEG-1 Layer 1、Layer 2音频压缩编码是采用频带分割后编码的子带编码系统。输入的音频信号用滤波器组分割成等宽的32个子频带（取样频率为48 kHz时，子带宽度为750 Hz）信号，将建立在听觉特性基础上的子带信号进行自适应量化，从而可以完成人耳察觉不到量化噪声的高质量编码。

图1-15 MPEG-1 Layer 1、Layer 2音频压缩编码器框图

【知识要诀】

数字音频压缩码，MPEG有算法，

分割等宽子带信，再将子带自量化，

标准定义三层次，层次越高越复杂。

2.杜比AC-3音频编码标准简介(www.daowen.com)

杜比AC-3数字音频信号编码标准已被美国ATSC（先进电视制式委员会）制定的ATSC数字电视标准采用（ATSC A/52）。取样频率为48kHz，5.1声道（C、L、R、L_S、R_S、LFE），主音频业务码率不超过384kbit/s，单声道辅助业务不大于128kbit/s，双声道辅助业务不大于192kbit/s，主要音频业务和辅助音频业务同时解码的组合码率不大于572kbit/s。

图1-16所示为AC-3编码器功能框图。图中，AC-3编码器接受声音PCM数据，最后产生压缩数据流。分析滤波器组把音频信号的PCM样值组（块）从时域变换到频域系数，每块包含512个样值点，其中256个样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。由于前后块重叠。每一个输入样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，以进一步减少码率。最后把6块（1536个声音样值）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，连续的帧汇成了码流传输出去。

图1-16 AC-3编码器原理框图

【知识要诀】

AC-3环绕声，音频压缩配高清，

抽样频率有3种，6个声道5.1称。

【知识链接】

数字电视音频信号压缩编码标准目前国际上主要有MPEG-1层2和杜比AC-3两种，日本的数字电视系统则采用了MPEG-2 AAC（高级音频编码）。电视节目的MPEG-1层2音频信号取样频率通常为32kHz、44.1kHz或48kHz，常用16bit线性量化，编码成自然二进制码。杜比AC-3电视节目伴音音频信号的取样频率允许为32kHz、44.1kHz或48kHz，常用48kHz，至少16bit量化，量化精度可达24bit，编码成自然二进制码。

我国数字电视音频信号编码标准尚未确定。目前中央电视台的SDTV节目用MPEG-1Layer 2音频编码标准播出，HDTV用杜比AC-3音频编码标准试播。

【思考题】

1.模拟信号数字化主要有哪几种处理过程？

2.什么是数字电视信源编码？

3.国际上数字电视信源编码主要采用哪些标准？