MPEG-2标准定义了两种音频压缩编码算法:一种称为MPEG-2 Audio(标准号为ISO/IEC 13818—3),或称为MPEG-2 BC,它是与MPEG-1音频压缩编码标准(ISO/IEC 11172—3)后向兼容的多声道音频编码标准;另一种称为MPEG-2高级音频编码(MPEG-2 Ad-vanced Audio Coding)标准,简称为MPEG-2 AAC,因为它与MPEG-1音频压缩编码算法是不兼容的,所以也称为MPEG-2非后向兼容(Non Backward Compatible,NBC)标准。
由于MPEG-2 BC强调与MPEG-1的后向兼容性,不能以更低的数码率实现高音质。为了改进这一不足,后来就产生了MPEG-2 AAC,现已成为ISO/IEC 13818—7国际标准。MPEG-2 AAC是一种非常灵活的声音感知编码标准。就像所有感知编码一样,MPEG-2 AAC主要使用听觉系统的掩蔽特性来压缩声音的数据量,并且通过把量化噪声分散到各个子带中,用全局信号把噪声掩蔽掉。
MPEG-2 AAC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-2 AAC可支持48个主声道、16个低频音效增强(Low Frequency Enhancement,LFE)声道、16个配音声道(Overdub Channel)或者称为多语言声道(Multilingual Channel)和16个数据流。MPEG-2 AAC在压缩比为11∶1,即每个声道的数码率为(44.1×16)/11kbit/s=64kbit/s,5个声道的总数码率为320kbit/s的情况下,很难区分解码还原后的声音与原始声音之间的差别。与MPEG-1的第2层相比,MPEG-2 AAC的压缩比可提高1倍,而且音质更好;在质量相同的条件下,MPEG-2 AAC的数码率大约是MPEG-1第3层(即MP3)的70%。
MPEG-2 AAC与MPEG-1音频编码器相比,增加了以下一些新的重要的编码工具,使得AAC的编码效率得到较大提高。
1)AAC采用了基于改进离散余弦变换(MDCT)的分析滤波器组,有利于消除边界噪声,改善信号质量,并且MDCT采用了长块(2048个时域样本)和短块(256个时域样本)两种变换块。长块的频率域分辨率高、编码效率高,而对于时间域变化快的信号则应使用短块,切换的标准根据心理声学模型的计算结果确定。
2)采用了新的时间/频率编码方案,即瞬时噪声整形(Temporal Noise Shaping,TNS)。TNS是用来控制量化噪声的瞬时形状的一种方法。
3)音频信号有较强的相关性,在AAC系统中采用了预测技术,有效地提高了编码效率。
4)能细致地控制量化步长大小,使得比特利用更为有效。
5)采用了Huffman编码,并配合灵活的码流结构,进一步提高了编码效率。(www.xing528.com)
AAC为在编解码器的复杂度与音质之间进行折中,定义了以下三种类(Profile):
(1)主类(Main Profile)
在三种类中,主类提供最好的声音质量。除了“增益控制”模块之外,主类使用了AAC所有的其他编码工具,而且其解码器可对低复杂度类的编码比特流进行解码,但对计算机的存储容量和处理能力的要求较高。
(2)低复杂度类(Low Complexity Profile)
在这种类中,不使用预测模块和增益控制模块,瞬时噪声整形(TNS)滤波器的级数也有限,这就使得声音质量比主类的声音质量低,但对计算机的存储容量和处理能力的要求可明显降低。
(3)可分级的采样率类(Scalable Sampling Rate Profile)
在这种类中,使用增益控制模块对信号作预处理,不使用时间域预测和声强/耦合模块,瞬时噪声整形滤波器的级数和带宽也都有限制。因此,它比主类和低复杂度类更简单,可用来提供可分级的采样频率的信号。
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