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多声道数字音频系统的编码及应用

09-08 00:46:07 | http://www.5idzw.com | 电子制作 | 人气:677
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MPEG已认识到应根据ITU-R建议775来增加音频标准的多声道能力的必要性。

这是在第二阶段完成的,由此产生了MPEG-2音频标准。在多声道声音方面的扩展支持在一路码流中传输五个输入声道、低频增强声道以及7个旁白声道。该扩展与MPEG-1保持前向及后向兼容。前向兼容性意味着多声道解码器可正确地对立体声码流进行解码。后向兼容性则意味着一个标准的立体声解码器
在对多声道码流进行解码时可输出兼容的立体声信号。
这是通过一种真正的可分级方式实现的。在编码器端,五个输入声道被向下混合为一路兼容立体声信号。该兼容立体声信号按照MPEG-1标准进行编码。所有用于在解码器端恢复原来的五个声道的信息都被置于MPEG-1的附加数据区内,该数据区被MPEG-1解码器忽略。这些附加的信息在信息声道T2、T3及T4以及LFE声道中传输,这几个信息声道通常包含中央、左环绕和右环绕声道。MPEG-2多声道解码器不但对码流中的MPEG-1部分进行解码,还对附加信息声道T2、T3、T4及LFE解码。根据这些信息,它可以恢复原来的5.1声道声音。

当相同码流馈送至MPEG-1解码器时,解码器将只对码流的MPEG-1部分进行解码,而忽略所有附加的多声道信息。由此它将输出在MPEG-2编码器中经向下混合产生的两个声道。这种方式实现了与现有的双声道解码器的兼容性。也许更为重要的是,这种可分级的方式使得即使在多声道业务中仍可使用低成 本的双声道解码器。考虑到所使用的其它所有编码策略,多声道业务中的双声道解码器本质上就是一 个对所有声道进行解码并在解码器中产生双声道向下混合信号的多声道解码器。如图14所示。


就其包含了不同的可由编码器使用以进一步提高音频质量的技术而言,该标准是具有很大灵活性的。
4.4 定向逻辑兼容性
如果源素材已经经过环绕声编码(如Dolby环绕声),广播业者可能希望将它直接播送给听众。一种选择是将该素材直接以2/0(仅为立体声)模式播送。环绕声编码器主要是将中央声道信号分别与左右声道信号同相相加,而将环绕声道信号分别与左右声道信号反相相加。为能对这些信息正确解码,编解码器必须保持左右声道彼此之间的幅度和相位关系。这在MPEG编码中是通过限制强度立体声编码只能在高于8kHz的频率范围内使用而得以保障的,因为环绕声编码仅在低于7kHz的范围内使用环绕声道信息。如图15所示。



图15 使用MPEG-1音频播送环绕声素材
  
 
当传输多声道信息时,与现有(专利的)环绕声解码器的兼容性可通过几种手段得以实现。多声
道编码器在工作时使用一个环绕声兼容的矩阵。这可以使立体声解码器能够接收环绕声编码的信号,
并可选择将其传送给环绕声解码器。一个完整的多声道解码器将对所有信号进行再变换,以获得原来
的多声道表现。MPEG-2多声道语法支持这种模式,进而也为DVB规范所支持。如图16所示。


4.5 MPEG-2在低采样率方面的扩展
除了在多声道方面的扩展外,MPEG-2音频还包含了MPEG-1音频在低采样率方面的扩展。该扩展的目的是以一种简单的方式获得改进的频谱分辨率。通过将采样率减半,频率分辨率就提高了两倍,但时间分辨率则劣化了两倍。这可使许多稳态信号获得更好的质量,而对一些在时间特性上要求严格的信号而言质量则下降了。半采样率的使用是在码流中通过将每帧帧头中的某一比特,即ID位置设为“0”来表示的。而且,可用码率表也进行了修改,以便在低码率条件下提供更多的选择,每个子带可用的量化器也为适应更高的频率分辨率作了修改。
5、先进音频编码(Advanced Audio Coding-AAC)
MPEG AAC(先进音频编码)是于1997年成为ISO/IEC标准的(参见ISO/IEC 13818)。AAC是以新建立的MPEG-4标准中的时域到频域映射的编码算法组成的。AAC从提高效率的角度出发,放弃了与原MPEG-1解码器的后向兼容性,这也是该算法在开始时被称为NBC的原因。

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