MPEG-1音频标准简介

MPEG-1（ISO/IEC11172）标准的第三部分（ISO/IEC 11172-3），称为MPEG-1 Audio。

（一）MPEG-1音频的三种层次

MPEG-1Audio按照压缩编码的复杂程度规定了三种层次，即LayerⅠ、LayerⅡ和LayerⅢ，每个层次针对不同的应用，但是三个层的基本模型是相同的。

（二）Layer I音频编码器

Layer I音频编码器框图如图7-72所示。

图7-72　Layer I音频编码器

1.多通道滤波器

将输入音频信号变换成32个等宽频带子带。

2.心理声学模型

MPEG音频心理声学模型主要实现步骤如下。

（1）用快速傅立叶变换FFT将音频样值转换到频域。

（2）将得到的频率组成临界频带。

（3）在临界频带的谱值中，将单音（似正弦）和非单音（似噪声）分开。

（4）在临界频带决定噪声掩蔽阈值之间，模型在不同的临界频带给信号应用适当的掩蔽函数。

（5）计算由临界频带引起的每个子带的掩蔽值。

（6）计算每个子带的SMR。

3.比特分配

比特分配过程决定分配给各个子带的编码比特数，分配的依据是心理声学模型的信息。Layer I和Layer II的比特分配过程是从计算掩蔽噪声比开始的（MNR=SNR-SMR）。

4.比例因子

按输入信号的大小来缩放量化步长，输入信号小用较小的量化步长，输入信号大用较大的量化步长。(www.xing528.com)

5.码流格式化——帧形成

MPEG-1音频数据是分成帧（frame）传送的，LayerⅠ每帧由32个子带，每个子带12个样值，共384个样值的数据组成。LayerⅠ的帧结构如图7-73所示。

图7-73　LayerⅠ的帧结构图

（三）LayerⅡ的特点

LayerⅡ和LayerⅠ编码原理类似，不同之处有以下几点：

LayerⅡ的每个子带不是均匀带宽；

LayerⅡ使用的FFT精度高一些；

LayerⅡ的帧长度码流是LayerⅠ的3倍；

LayerⅡ和LayerⅠ帧结构的不同之处在于描述比特分配的比特位数是不一样的。

LayerⅡ的帧包含1152个PCM的样值，如果取样频率为48kHz，一帧相当于1152/48k=24ms的声音样值，这样LayerⅡ的精确度为24ms，而对于LayerⅠ来言，精确度为8ms，如果用于编辑的话，LayerⅠ更精确。

LayerⅡ音频编码器和帧结构分别如图7-74和图7-75所示。

图7-74　LayerⅡ音频编码器

图7-75　LayerⅡ码流结构图

（四）LayerⅢ

Layer Ⅲ（也即MP3）采用了Layer Ⅰ和Layer Ⅱ未用到的技术。Layer Ⅲ编码器框图如图7-76所示。

图7-76　LayerⅢ编码器框图