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音频动态压缩第三层（MPEG Audio Layer-3）

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点击数：更新时间：2008-4-13 23:36:09

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引言MP3是现在非常流行的一种数字音频的压缩技术，它能够用12：1的压缩比将高保真的数字音频进行压缩，使得一张MP3光盘上能够放下十几张激光唱片的歌曲，而保证回放质量依然和激光唱盘一样。现在不光是计算机能够播放MP3，国内不少超级VCD厂家也纷纷推出了具有播放MP3碟片功能的超级VCD。下面综合一些外文资料，对MP3做一些简单地介绍。目录MP3的历史声音质量感知音频编码的基础MP3的常见问题MP3的历史1987年，IIS开始在EUREKA项目EU147框架下的数字声音广播（DAB）中的感知音频编码问题上进行研究工作。在Erlangen大学（Dieter Seitzer教授）的协作下，最终IIS设计出了一个非常好的，压缩比很大的算法，这就是后来被指定为ISO-MPEG音频压缩第三层（MP3）标准的算法。（IS 11172-3 and IS 13818-3）。没有数据的损失，典型的数字音频信号由高于实际音频带宽（如激光唱盘采用44.1kHz）两倍以上的采样频率所采集的样本记录组成。所以你最终需要用1.400M位的空间来表示具有CD声音质量的立体声音乐中仅仅一秒的内容。通过使用MPEG音频编码，你可以用1:12的压缩比来大大缩减CD上的原始声音数据而不会影响声音质量。即使是1:24甚至更高的压缩比也依然能够保持声音质量，比你靠降低采样频率来获得你的样本要好的多。基本上，这由从事人耳能感知的声音波形的感知编码技术所实现。利用MPGE音频，你可以得到很好的数据压缩而依然保持CD声音质量的原样。1:4 第一层（符合384kbps立体声信号） 1:6…1:8 第二层（符合256..192kbps立体声信号） 1:10…1:12 第三层（符合128..112kbps立体声信号）为了加强立体声效果和限制音频带宽，编码计划应该在一个足够低的位速率（bitrates）下达到一个能接受的声音质量。MPEG第三层是MPEG音频编码家族中压缩功能最强的一个成员。对一个给定的音频质量水平，他只要求最低的位速率或者一个给定的位速率，就能达到最高的音频质量。声音质量一些MPEG第三层数据的典型性能：声音质量带宽模式位速率压缩比电话声音 2.5kHz 单声道 8kbps* 96:1 高于短波的质量 4.5kHz 单声道 16kbps 48:1 高于调幅的质量 7.5kHz 单声道 32kbps 24:1 类似调频广播 11kHz 立体声 56..64kbps 26..24:1 接近CD 15kHz 立体声 96kbps 16:1 CD质量 >15kHz 立体声 112..128kbps 14..12:1 *使用的非ISO的MPEG第三层来提高压缩质量（MPEG 2.5）在所有的国际收听测试中，MPEG第三层在1:12的压缩比下（每一个声道64kbps）依然保持原始的声音质量，充分证明了他的高超性能。如果应用系统能够容忍10kHz的带宽限制，那么可以采用1:24的压缩比来获得立体声信号的声音质量。对于象每声道60kbps位速率的广播应用系统那样要采用低位速率的应用的地方，ITU-R推荐使用MPEG第三层（ITU-R doc.BS.1115）。感知音频编码的基础导言音频压缩、音频编码和音频解码这几个概念目前定义还有些混乱，这一部分将对音频编码究竟是什么做一个简要地介绍。音频压缩的目的直到音频压缩出现以前，高品质的数字音频数据要耗费很多的磁盘空间来存储或者要更多的频道带宽来传输。我们来看一个小例子。你想把把你喜欢的一首一分钟长的歌采样下来并存储到你的硬盘上。你希望获得的是CD那样的音乐品质，所以你要采用44.1kHz的采样频率,立体声,量化精度采用每个样本16位来表示。44.1kHz意味着每秒将有44,100个值从你的声卡或声音文件中传进来，由于是双声道立体声，所以要乘以2，由于量化精度是16位，也就是两个字节，所以还要再乘一个2，于是这首歌要用你磁盘上44,100样本/秒*2频道*2字节/样本*60秒/分钟 = 大约10M字节的存储空间.如果你要从因特网上下载,假如调制解调速率是28.800,他将耗费你10,000,000字节*8位/字节/(28.800位/秒*60秒/分) = 大约49分钟。仅仅为了下载一分钟的立体声音乐数字音频编码（本文中他和数字音频压缩是同一个概念）是音频数据所需要的压缩存储空间或频道带宽的压缩艺术。现代感知音频编码技术（如MPEG 第三层或MPEG-2 AAC）能够用12:1的压缩比来大幅度缩减数据量而不损失或者只是很小地损失了声音能够感知的质量，其失真度是人耳所不能（或不易）察觉的。因此，这种方案是高质量低位速率的应用的技术关键。这种应用包括CD-ROM游戏的声音轨道，声音晶体存储器，因特网声音，数字音频广播系统

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