2.6 聯合立體聲編碼

2.6.1 基本原理

聯合立體聲編碼是在MPEG Audio Layer1和Layer2（分別相應于MUSICAM的簡單型和標準型）中應用的強度立體聲編碼。在相同的碼率下，聯合立體聲編碼與普通左、右兩個聲道獨立的立體聲編碼相比，可以提高聲音質量，或在相同的聲音質量下，可以降低碼率，比特率獲益大約10～30kb/s。聯合立體聲編碼要求的解碼器附加復雜性可以忽略，編碼器的復雜性增加也很少，編碼器和解碼器原有的延時不受影響。

聯合立體聲編碼的原理是建立在人耳聽覺的心理聲學和生理聲學的基礎上。人們對水平方向上高音頻頻率（2kHz以上）聲源的定位，不像低頻率信號那樣直接利用信號的相位，而是利用了聲音信號的時間包絡，不需要對兩個立體聲信號L和R的波形的細微結構進行校正。換句話說，只要兩個信號的包絡正確，兩個聲道使用共同的信號，對高音頻率就可以實現相當好的立體聲定位效果。對于靜態信號來說，由于其包絡是恒定的，定位可以通過兩個聲道之間的電平差控制。

Layer1和Layer2的幀結構允許用比例因子在一定程度上控制包絡。如圖2-6-1所示是聯合立體聲編、解碼系統原理方框圖。

圖2-6-1 聯合立體聲編、解碼系統

在聯合立體聲編碼技術中，不是同時傳送立體聲左、右聲道的比例因子以及所有子頻帶樣值，而是只傳送較高頻率子頻帶的左、右聲道取樣值之和，同時仍傳送相應子頻帶左、右聲道的比例因子。解碼器利用左、右比例因子在解碼的立體聲信號的高音頻范圍，重建原始信號左、右聲道的包絡。

在編碼器中，首先要對左、右兩個聲道所需的比特率進行估算，如果所需的比特率超過了可用比特率，就通過設置一定數量的子頻帶，使之工作于聯合立體聲模式，以降低所需的比特率。根據所需的比特率的不同，可設置子頻帶16-31或12-31或8-31或4-31工作于聯合立體聲模式。對于這些聯合子頻帶取樣值的量化，要使用較高的左、右聲道比特分配。在聯合立體聲工作模式中，左、右聲道子頻帶取樣值要相加，相加后的子頻帶樣值應按正常方法確定出比例因子。但是，原來確定的左、右聲道子頻帶樣值的比例因子仍要根據比特流句法進行傳輸。公共子頻帶樣值的量化和編碼以及公共比特分配的編碼，應以與立體聲節目左、右聲道獨立編碼相同的方法來實現。

2.6.2 質量改善

如圖2-6-2所示是在Layer2中使用了聯合立體聲編碼技術，主觀評價音頻質量改善狀況。

圖2-6-2 聯合立體聲編碼質量

在每聲道64kb/s的情況下，如果采用左、右聲道獨立編碼方式，則Layer2 表現出一定的主觀質量降低.這時，只有Layer3才表現出一定的優勢。即使如此，也距高質量相差甚遠，用五級質量評價標準衡量，Layer2和Layer3的差別為l.5分。如果以128kb/s的碼率傳送立體聲節目；Layer2采用聯合立體聲編碼，根據ITU-R的測試結果，則上述差別可以忽略不計。與以64kb/s碼率對左、右聲道獨立編碼的立體聲節目相比，使用聯合立體聲技術可以大大提高Layer2的聲音質量。因此，在數字音頻廣播（DAB）中，可以使用1 92kb/s的數據率結合聯合立體聲編碼技術，以獲得足夠好的質量。