多媒体中音频信息035mpeg编码

MPEG中的音频编码MPEG标准国际标准化组织ISO(International

Organizationfor

Standardization)和国际电工委员会IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)所属WG11工作组，1986年成立了运动图像压缩编码组织MPEG（

Moving Picture

ExpectGroup），负责开发电视图象数据和声音数据的编码、解码和它们的同步等标准。2021/7/192数字音频处理技术MPEG工作进程2021/7/193数字音频处理技术¤

1993年08月

公布

MPEG-1

ISO/IEC

11172¤

1994年08月

公布

MPEG-2

ISO/IEC

13818¤

1999年01月

公布

MPEG-4

ISO/IEC

14496

V1.01999年12月

公布

MPEG-4

ISO/IEC 14496

V2.0¤

1998年10月征集建议MPEG-72001年07月公布国际标准草案2001年09月公布国际标准¤

2000年03月成立MPEG-21工作组MPEG工作进程2021/7/194数字音频处理技术¤

1993年08月

公布

MPEG-1

ISO/IEC

11172¤

1994年08月

公布

MPEG-2

ISO/IEC

13818第一代压缩编码方法数据编码预测编码、变换编码、熵编码、参数编码MPEG工作进程2021/7/195数字音频处理技术¤

1999年01月

公布

MPEG-4

ISO/IEC 14496

V1.0¤

1999年12月

公布

MPEG-4

ISO/IEC 14496

V2.0¤

基于对象的编码¤

面向媒体的基于内容的访问、检索、操作的需求¤

定义的是格式、框架，而不是具体算法。¤视频对象（VideoObject）：能够访问（检索或浏览）和操作（剪贴）的实体。¤

压缩比高、基于内容的交互功能MPEG工作进程2021/7/196数字音频处理技术¤

1998年10月征集建议MPEG-72001年07月公布国际标准草案2001年09月公布国际标准多媒体内容描述接口MPEG-1音频规定了高质量音频编码方法，存储表示和解码方法。编码器的输入和解码器的输出与现存的PCM标准兼

容。视频、音频的总数据率为1.5Mb/s。音频使用的采样率为32kHz、44.1kHz、48kHz。有四种不同的编码模式：单声道模式、双声道模式、立体声模式和联合立体声模式。2021/7/197数字音频处理技术MPEG-1音频层Ⅰ把数字音频变成32个子带的基本映射。将数据格式化成块的固定分段。决定自适应位分配的心理声学模型。使用块压扩和格式化的量化器。理论上，层Ⅰ编码/解码的最小延时约为19ms。层Ⅱ提供了位分配、缩放因子和抽样的附加编码。使用了不同的帧格式。这层理论上的最小编码/解码延时约为35ms。层Ⅲ采用混合带通滤波器来提高频率分辨率。它增加了差值量化(非均匀)、自适应分段和量化值的熵编码。这层理论上的最小编码/解码延时为59ms。2021/7/198数字音频处理技术MPEG-1音频MPEG-1是VCD工业标准的核心，MP3音乐格式利用

MPEG

音频第三层编码算法。2021/7/199数字音频处理技术MPEG-2音频MPEG-2标准定义了两种声音数据压缩格式：一种称为MPEG-2

Audio，或者称为MPEG-2多通道(Multichannel)声音，它与MPEG-1 Audio是兼容的，又称为MPEG-2

BC

(Backward

Compatible)。另一种称为MPEG-2

AAC(Advanced

Audio

Coding)，它与MPEG-1声音格式不兼容，通常称为非后向兼容MPEG-2

NBC(Non-Backward-Compatible)标准。2021/7/1910数字音频处理技术MPEG-2音频MPEG-2做了如下扩充：①增加了16

kHz,

22.05kHz和24kHz采样频率，②扩展了编码器的输出速率范围，由32~384kbps扩展到8~640kbps，③增加了声道数，支持5.1声道的环绕声。此外MPEG-2还支持Linear

PCM(线性PCM)和Dolby

AC-3(AudioCode

Number

3)编码。2021/7/1911数字音频处理技术AC-3音频1992年DOLBY

实验室在AC-2的基础上开发了AC-3数字音频编码技术AC-3采用了重叠窗口的FFT频谱分析技术。非线性子带带宽分配、动态时域/频域带宽分配、心理声学摸型和多声道耦合技术，具有很高的数据压缩率和很低的失真度。比特率为320Kb/s。杜比AC-3有6个声道；左、右、中、左环绕、右环绕和一个低于120Hz的超低音声道，因此又称作

5.1声道。通带频响为20Hz-20KHz。2021/7/1912数字音频处理技术AC-3音频AC-3是由5个全频声道和一个超重低音声道组成的环绕立体声。再加上专业的定位配置，能和影片中的三维空间同时变换，把您的整个身心都融入影音的动感世界。1993年10月25日AC-3被定为美国HDTV的音频标准。2021/7/1913数字音频处理技术MPEG-2音频MPEG-2AAC是MPEG-2标准中的一种非常灵活的声音感知编码标准。，MPEG-2AAC主要使用听觉系统的掩蔽特性来减少声音的数据量，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。AAC支持的采用频率可从8

kHz到96

kHz，音源可以是单声道的、立体声的和多声道的声音。AAC标准可支持48个主声道、16个低频音效加强通道LFE

(low

frequency

effects)、

16

个配音声道(overdub

channel)或者叫做多语言声道

(multilingual

channel)和16个数据流。MPEG-2

AAC在压缩比为11:1(即每个声道的数据率为(44.1×16)/11=64

kbps)，5声道的总数据率为320

kbps的情况下，很难区分还原后的声音与原始声音之间的差别。与MPEG的层2相比，MPEG-2

AAC的压缩率可提高1倍，而且质量更高，与MPEG的层3相比，在质量相同的条件下数据率是它的70％。2021/7/1914数字音频处理技术MPEG-4音频MPEG-4的初衷是针对视频会议、视频电话的超低

比特率编码，但在制定中根据技术发展修订了计划，表现为：通过高性能芯片实现压缩编码；对多媒体信息的应用从播放型转向基于内容的访问。将基于内容的检索与编码结合起来。MPEG-4标准的编码时基于对象的，这样就便于操作和控制对象。2021/7/1915数字音频处理技术MPEG-4音频MPEG-4

coding

of

audio

objects

provides

toolsfor

both

representing

natural

sounds

(such

asspeech

and

music)

and

for

synthesizing

soundsbased

on

structured

descriptions.The

representation

for

synthesized

sound

can

bederived

from

text

data

or

so-called

instrumentdescriptions

and

by

coding

parameters

to

provideeffects,

such

as

reverberation

and

spatialization.The

representations

provide

compression

andother

functionalities,

such

as

scalability

andeffects

processing.2021/7/1916数字音频处理技术MPEG-4音频MPEG4中基于内容的数据压缩编码方法。主要特征是采用了第二代编码技术：基于对象的编码（object-based）、基于模型的编码（model-based）MPEG

4的目标：支持多种多媒体的应用开放编码系统，可随时加进新的算法模块创建了交互式数字化音频世界的新技术。实现低码率编码2021/7/1917数字音频处理技术MPEG-4音频音频工具：

SpeechToolAudio

ToolSynthesisToolComposition

ToolScalability

Tool提供声音合成能力2021/7/1918数字音频处理技术MPEG-4音频eXcitation2021/7/1919数字音频处理技术Coding)谐波矢量自然语音编码：码率范围2—24kb/s算法：HVXC(HarmonicVector激励编码2.0-4.0kb/s,变化速度和音高，Excited

Linear

Prediction)码激励线性CELP(Code预测编码8-16kb/sMPEG-4音频文语转换:混合/多级可扩展TTS接口指定了韵律信息、人脸活动参数和其他活动参数的联合编码方法。制作功能：混合声音、音乐、音效结构化音频：SAOL(Structured

Audio

Orchestra

Language)SASL

(Structured

Audio

Sore

Language)SASBF

(Structured

Audio

Sample

Bank

Format)标准化的调度描述参考MIDI标准2021/7/1920数字音频处理技术MPEG-7The

work

plan

for

MPEG-7

isshownbelow:Call

for

Proposals：October

1998Evaluation

：February

1999First

version

of

Working

Draft

(WD)：December1999Committee

Draft

(CD)

：October

2000Final

Committee

Draft

(FCD)

：February2001Draft

International

Standard

(DIS)

：July

2001International

Standard

(IS)

：September

20012021/7/1921数字音频处理技术MPEG-7MPEG-7

Audio

Final

CommitteeDraftcomprises

sixtechnologies:

the

audio

description

framework

(which

includesthe

scale

tree

and

low-level

descriptors),sound

effect

description

tools,instrumental

timbre

description

tools,spoken

content

description,the

uniform

silence

segment,melodic

descriptors

to

facilitate

query-by-humming.2021/7/1922数字音频处理技术MPEG-7音频“多媒体内容描述接口”（

Multimedia

Content

Description

Interface）.它将各种媒体规定为一种标准化的描述，以支持基于内容的检索。数据（Data）特征（Feature）描述符（Descriptor）描述方案（Description

Scheme）描述（Description）编码的描述（

Coded

Description）描述定义语言（Description

Definition

Language）2021/7/1923数字音频处理技术MPEG-7音频MPEG-7

正式名称是“多媒体内容描述接口”

（MultimediaContentDescriptionInterface）.它将各种媒体规定为一种标准化的描述，以支持基于内容的检索。以下应用领域将从MPEG标准的制定中获益：数字图书馆（图书分类、音乐辞典）多媒体目录服务（电话黄页）广播式媒体（广播频道选择）多媒体编辑（个人电子新闻服务、媒体著作）2021/7/1924数字音频处理技术MPEG-21音频1999年8月MPEG主席Leonardo

Chiarigione

提出了“Technologies

for

E-content”1999年10月日本代表团提出制定MPEG-21标准的提案，以支持电子内容传输和电子贸易。1999年12月通过了征集Multimedia Framework技术报告的协议。2000年3月成立MPEG-21工作组。2021/7/1925数字音频处理技术MPEG-21

OverviewISO/IEC

JTC1/SC29/WG11/N4041,

Singapore,March

2001Many

elements

exist

to

build

an

infrastructurefor

the

delivery

and

consumption

of

multimediacontent.

There

is,

however,

no

'big

picture'

todescribe

how

these

elements,

either

in

existenceor

under

development,

relate

to

each

other.

Theaim

for

MPEG-21

is

to

describe

how

thesevarious

elements

fit

together.2021/7/1926数字音频处理技术MPEG-21

OverviewWhere

gaps

exist,

MPEG-21

will mend

whichnew

standards

are

required.

ISO/IEC

JTC

1/SC29/WG

11

(MPEG)

will

then

develop

newstandards

as

appropriate

while

other

relevantstandards

may

be

developed

by

other

bodies.These

specific