2.7 低取樣頻率低比特率編碼

2.7.1 兼顧低比特率與較好質(zhì)量

低取樣頻率低比特率編碼是MPEG-2的音頻壓縮方法之一。它是專為滿足一些應(yīng)用要求而開發(fā)的。

如果使用起碼為1 92kb/s的數(shù)據(jù)率，那么按照MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)就可以編碼和傳送具有很好聲音質(zhì)量的立體聲信號。然而，如果使用低的數(shù)據(jù)率就可能聽得出信號決定的編碼噪聲。因此，從根本上說，允許的低數(shù)據(jù)率的數(shù)值是受限制的。MPEG-2的主要任務(wù)之一在很大程度上改善了這種狀況。

事實表明，在設(shè)計低數(shù)據(jù)率的MPEG-1編碼器時，經(jīng)常存在這樣的選擇，要么容忍較高的量化噪聲或者去限制信號的帶寬。根據(jù)經(jīng)驗，如果帶寬本身不變化的話，對其進(jìn)行限制僅有輕微的干擾感覺。基于這種認(rèn)識，將取樣頻率折半，編碼算法保持不變，濾波器組的32個子頻帶相應(yīng)于半取樣頻率，現(xiàn)在提供一半的帶寬。因此，與此相聯(lián)系的在頻域中的分辨率對于心理聲學(xué)編碼來說是有好處的，能使編碼噪聲的可聽性減少。窄的子頻帶更好地利用人耳的掩蔽特性，在子頻帶取樣值編碼方面能獲得大的益處，使在很低的比特率時有較好的質(zhì)量。

2.7.2 改善聲音質(zhì)量原理

如圖2-7-1（a）和（b）所示對比說明窄的子頻帶能改善聲音質(zhì)量的原理。

如圖2-7-1（a）所示是在寬子頻帶時第n個子頻帶中，根據(jù)量化噪聲起碼應(yīng)處于掩蔽閾以下的原則，信號掩蔽比（S/M）達(dá)33dB，取樣值量化相應(yīng)要求的比特數(shù)多。而在圖2-7-1（b）中，子帶寬度減半，例如第m子頻帶，S/M僅17dB，取樣值量化要求的比特數(shù)少。

圖2-7-1 全取樣頻率與半取樣頻率時的信號掩蔽比S/M

順便指出，因為24kHz取樣頻率時在一幀中編碼的取樣值的數(shù)量同樣保持不變，相應(yīng)于此，幀的時間長度加倍，即由48kHz取樣頻率時的24ms變?yōu)?8ms。

此外，在編碼器中應(yīng)用的心理聲學(xué)模型應(yīng)與子頻帶濾波器變化后的帶寬相適配。使用48kHz或是24kHz取樣頻率以及使用哪種數(shù)據(jù)率、聲音工作模式等，都會在DAB幀頭中用不同的比特數(shù)編碼說明。