第9章MPEG声音-9.5MPEG-2AAC作者：多媒体吧文章来源：网络点击数：更新时间：2007-3-2720:46:309.5.1MPEG-2AAC是什么MPEG-2AAC是MPEG-2标准中的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-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8kHz到96kHz，AAC编码器的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(lowfrequencyeffects)、16个配音声道(overdubchannel)或者叫做多语言声道(multilingualchannel)和16个数据流。MPEG-2AAC在压缩比为11:1，即每个声道的数据率为(44.1×16)/11=64kb/s，而5个声道的总数据率为320kb/s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-2AAC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％。9.5.2MPEG-2AAC的配置开发MPEG-2AAC标准采用的方法与开发MPEGAudio标准采用的方法不同。后者采用的方法是对整个系统进行标准化，而前者采用的方法是模块化的方法，把整个AAC系统分解成一系列模块，用标准化的AAC工具(advancedaudiocodingtools)对模块进行定义，因此在文献中往往把“模块(modular)”与“工具(tool)”等同对待。AAC定义的编码和解码的基本结构如图9-21和图9-22所示。AAC标准定义了三种配置：基本配置、低复杂性配置和可变采样率配置：1.基本配置(MainProfile)：在这种配置中，除了“增益控制(GainControl)”模块之外，AAC系统使用了图中所示的所有模块，在三种配置中提供最好的声音质量，而且AAC的解码器可以对低复杂性配置编码的声音数据进行解码，但对计算机的存储器和处理能力的要求方面，基本配置比低复杂性配置的要求高。2.低复杂性配置(LowComplexityProfile)：在这种配置中，不使用预测模块和预处理模块，瞬时噪声定形(temporalnoiseshaping，TNS)滤波器的级数也有限，这就使声音质量比基本配置的声音质量低，但对计算机的存储器和处理能力的要求可明显减少。3.可变采样率配置(ScalableSamplingRateProfile)：在这种配置中，使用增益控制对信号作预处理，不使用预测模块，TNS滤波器的级数和带宽也都有限制，因此它比基本配置和低复杂性配置更简单，可用来提供可变采样频率信号。图9-21MPEG-2AAC编码器框图图9-22MPEG-2AAC解码器框图9.5.3MPEG-2AAC的基本模块文献[2]对MPEG-2AAC编码器和解码器的结构和计算方法做了非常详细的介绍，它们的框图分别示于图9-21和图9-22。现将其中的几个模块作一些说明。1.增益控制(Gaincontrol)增益控制模块用在可变采样率配置中，它由多相正交滤波器PQF(polyphasequadraturefilter)、增益检测器(gaindetector)和增益修正器(gainmodifier)组成。这个模块把输入信号分离到4个相等带宽的频带中。在解码器中也有增益控制模块，通过忽略PQF的高子带信号获得低采样率输出信号。2.滤波器组(FilterBank)滤波器组是把输入信号从时域变换到频域的转换模块，它是MPEG-2AAC系统的基本模块。这个模块采用了改进离散余弦变换MDCT，它是一种线性正交交迭变换，使用了一种称为时域混迭取消TDAC(timedomainaliasingcancellation)技术。MDCT使用KBD(Kaiser-Besselderived)窗口或者使用正弦(sine)窗口，正向MDCT变换可使用下式表示：逆向MDCT变换可使用下式表示：k=0,…,N-1其中，n＝样本号，N＝变换块长度，i=块号。3.瞬时噪声定形TNS在感知声音编码中，TNS模块是用来控制量化噪声的瞬时形状的一种方法，解决掩蔽阈值和量化噪声的错误匹配问题。这种技术的基本想法是，在时域中的音调声信号在频域中有一个瞬时尖峰，TNS使用这种双重性来扩展已知的预测编码技术，把量化噪声置于实际的信号之下以避免错误匹配。4.联合立体声编码联合立体声编码(jointstereocoding)是一种空间编码技术，其目的是为了去掉空间的冗余信息。MPEG-2AAC系统包含两种空间编码技