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量化，編碼

一首歌音質(zhì)的好壞與量化，編碼(PCM)的關(guān)系？

提問者: 211pan 提問時(shí)間: 2012-03-20

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問題答案 ( 2 )

數(shù)字音頻的壓縮編碼與編碼標(biāo)準(zhǔn)

1．?dāng)?shù)字音頻壓縮編碼概述
將量化后的數(shù)字聲音信息直接存入計(jì)算機(jī)將會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間。在多媒體音頻信號(hào)處理中，一般需要對數(shù)字化后的聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，使其成為具有一定字長的二進(jìn)制數(shù)字序列，以減少音頻的數(shù)據(jù)量，并以這種形式在計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸和存儲(chǔ)。在播放這些聲音時(shí)，需要經(jīng)解碼器將二進(jìn)制編碼恢復(fù)成原來的聲音信號(hào)播放。
聲音信號(hào)能進(jìn)行壓縮編碼的基本依據(jù)主要有3點(diǎn)：
(1)聲音信號(hào)中存在著很大的冗余度，通過識(shí)別和去除這些冗余度，便能達(dá)到壓縮的目的。
(2)音頻信息的最終接收者是人，人的視覺和聽覺器官都具有某種不敏感性。舍去人的感官所不敏感的信息對聲音質(zhì)量的影響很小，在有些情況下，甚至可以忽略不計(jì)。例如，人耳聽覺中有一個(gè)重要的特點(diǎn)，即聽覺的“掩蔽”。它是指一個(gè)強(qiáng)音能抑制一個(gè)同時(shí)存在的弱音的聽覺現(xiàn)象。利用該性質(zhì)，可以抑制與信號(hào)同時(shí)存在的量化噪音。
(3)對聲音波形采樣后，相鄰采樣值之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性。
按照壓縮原理的不同，聲音的壓縮編碼可分為3類，即波形編碼、參數(shù)編碼和混合型編碼。
（1）波形編碼
這種方法主要利用音頻采樣值的幅度分布規(guī)律和相鄰采樣值間的相關(guān)性進(jìn)行壓縮，目標(biāo)是力圖使重構(gòu)的聲音信號(hào)的各個(gè)樣本盡可能地接近于原始聲音的采樣值。這種編碼保留了信號(hào)原始采樣值的細(xì)節(jié)變化，即保留了信號(hào)的各種過渡特征，因而復(fù)原的聲音質(zhì)量較高。波形編碼技術(shù)有脈沖編碼調(diào)制（PCM）、自適應(yīng)增量調(diào)制（ADM）和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（ADPCM）等。
（2）參數(shù)編碼
參數(shù)編碼是一種對語音參數(shù)進(jìn)行分析合成的方法。語音的基本參數(shù)是基音周期、共振峰、語音譜、聲強(qiáng)等，如能得到這些語音基本參數(shù)，就可以不對語音的波形進(jìn)行編碼，而只要記錄和傳輸這些參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)聲音數(shù)據(jù)的壓縮。這些語音基本參數(shù)可以通過分析人的發(fā)音器官的結(jié)構(gòu)及語音生成的原理，建立語音生成的物理或數(shù)學(xué)模型通過實(shí)驗(yàn)獲得。得到語音參數(shù)后，就可以對其進(jìn)行線性預(yù)測編碼（Linear Predictive Coding，LPC）。
（3）混合型編碼
混合型編碼是一種在保留參數(shù)編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，引用波形編碼準(zhǔn)則去優(yōu)化激勵(lì)源信號(hào)的方案�；旌闲途幋a充分利用了線性預(yù)測技術(shù)和綜合分析技術(shù)，其典型算法有：碼本激勵(lì)線性預(yù)測（CELP）、多脈沖線性預(yù)測（MP-LPC）、矢量和激勵(lì)線性預(yù)測（VSELP）等。
波形編碼可以獲得很高的聲音質(zhì)量，因而在聲音編碼方案中應(yīng)用較廣。下面介紹波形編碼方案中常用的PCM編碼。
2．脈沖編碼調(diào)制PCM
（1）編碼原理
PCM脈沖編碼調(diào)制是對連續(xù)語音信號(hào)進(jìn)行空間采樣、幅度值量化及用適當(dāng)碼字將其編碼的總稱，即它把連續(xù)輸入的模擬信號(hào)變換為在時(shí)域和振幅上都離散的量，然后將其轉(zhuǎn)化為代碼形式傳輸或存儲(chǔ)，原理框圖如圖2-1-4所示。在圖2-1-4中，它的輸入是模擬聲音信號(hào)，輸出是PCM樣本。圖中的“防失真濾波器”是一個(gè)低通濾波器，用來濾除聲音頻帶以外的信號(hào)；“波形編碼器”可暫時(shí)理解為“采樣器”；“量化器”可理解為“量化階大小”（Step—Size）生成器或者稱為“量化間隔”生成器。

圖2-1-4 PCM原理框圖

從模擬聲音信號(hào)到聲音信號(hào)的數(shù)字化，這中間是一個(gè)聲音信號(hào)的處理過程。模擬聲音信號(hào)的數(shù)字化一般有2個(gè)步驟：第一步是采樣，就是每隔一段時(shí)間間隔讀一次聲音的幅度；第二步是量化，就是把采樣得到的聲音信號(hào)幅度轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，可以采用均勻量化、非均勻量化和自適應(yīng)量化等方式。PCM方法可以按量化方式的不同，分為均勻量化PCM、非均勻量化PCM和自適應(yīng)量化PCM等幾種。
（2）均勻量化
如果采用相等的量化間隔對采樣得到的信號(hào)進(jìn)行量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度，也稱為線性量化，如圖2-1-5所示。均勻量化PCM就是直接對聲音信號(hào)作A／D轉(zhuǎn)換，在處理過程中沒有利用聲音信號(hào)的任何特性，也沒有進(jìn)行壓縮。該方法將輸入的聲音信號(hào)的振幅范圍分成2B個(gè)等份（B為量化的二進(jìn)制位數(shù)），所有落入同一等份數(shù)的采樣值都編碼成相同的B位二進(jìn)制碼。只要采樣頻率足夠大，量化位數(shù)也適當(dāng)，便能獲得較高的聲音信號(hào)數(shù)字化效果。為了滿足聽覺上的效果，均勻量化PCM必須使用較多的量化位數(shù)，這樣所記錄和產(chǎn)生的音樂，可以達(dá)到最接近原聲的效果。當(dāng)然提高采樣率及分辨率，將造成儲(chǔ)存數(shù)據(jù)空間的增大。

圖2-1-5 均勻量化

為了適應(yīng)幅度大的輸人信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。但是，對話音信號(hào)來說，大信號(hào)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)并不多，增加的樣本位數(shù)沒有充分利用。為了克服這個(gè)不足，出現(xiàn)了非均勻量化的方法，這種方法也叫做非線性量化。
（3）非均勻量化
非線性量化的基本想法是，對輸人信號(hào)進(jìn)行量化時(shí)，大的輸入信號(hào)采用大的量化間隔，小的輸入信號(hào)采用小的量化間隔，如圖2-1-6所示。這樣就可以在滿足精度要求的情況下，用較少的位數(shù)來表示。聲音數(shù)據(jù)還原時(shí)，采用相同的規(guī)則。

圖2-1-6 非均勻量化

3．音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
（1）ITU-T G系列聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)
隨著數(shù)字電話和數(shù)據(jù)通信容量日益增長的迫切要求，而又不希望明顯降低傳送話音信號(hào)的質(zhì)量，除了提高通信帶寬之外，對話音信號(hào)進(jìn)行壓縮是提高通信容量的重要措施。另一個(gè)可說明話音數(shù)據(jù)壓縮的重要性的例子是，用戶無法使用28.8Kbps的調(diào)制解調(diào)器來接收因特網(wǎng)上的64Kbps話音數(shù)據(jù)流，這是一種單聲道、8位、采樣頻率為8kHz的話音數(shù)據(jù)流。ITU-TSS為此制定了并且繼續(xù)制定一系列話音（Speech）數(shù)據(jù)編譯碼標(biāo)準(zhǔn)。其中，G.711使用μ率和A率壓縮算法，信號(hào)帶寬為3.4kHz，壓縮后的數(shù)據(jù)率為64Kbps；G.721使用ADPCM壓縮算法，信號(hào)帶寬為3.4kHz，壓縮后的數(shù)據(jù)率為32Kbps；G.722使用ADPCM壓縮算法，信號(hào)帶寬為7kHz，壓縮后的數(shù)據(jù)率為64Kbps。在這些標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上還制定了許多話音數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如G.723、G.723.1、G.728、G.729、G.729.A等。在此簡要介紹以下幾種音頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
①電話質(zhì)量的音頻壓縮編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
電話質(zhì)量語音信號(hào)頻率規(guī)定在300Hz~3.4kHz，采用標(biāo)準(zhǔn)的脈沖編碼調(diào)制PCM。當(dāng)采樣頻率為8kHz，進(jìn)行8bit量化時(shí)，所得數(shù)據(jù)速率為64Kbps，即一個(gè)數(shù)字電話。1972年，CCITT制定了PCM標(biāo)準(zhǔn)C.711，速率為64Kbps，采用非線性量化，其質(zhì)量相當(dāng)于12bit線性量化。
1984年，CCITT公布了自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制ADPCM標(biāo)準(zhǔn)G.721，速率為32Kbps。這一技術(shù)是對信號(hào)和它的預(yù)測值的差分信號(hào)進(jìn)行量化，同時(shí)再根據(jù)鄰近差分信號(hào)的特性自適應(yīng)改變量化參數(shù)，從而提高壓縮比，又能保持一定信號(hào)質(zhì)量。因此，ADPCM對中等電話質(zhì)量要求的信號(hào)能進(jìn)行高效編碼，而且可以在調(diào)幅廣播和交互式激光唱盤音頻信號(hào)壓縮中應(yīng)用。
為了適應(yīng)低速率語音通信的要求，必須采用參數(shù)編碼或混合編碼技術(shù)，如線性預(yù)測編碼LPC，矢量量化VQ，以及其他的綜合分析技術(shù)。其中較為典型的碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼CELP實(shí)際上是一個(gè)閉環(huán)LPC線性預(yù)測編碼系統(tǒng)，由輸入語音信號(hào)確定最佳參數(shù)，再根據(jù)某種最小誤差準(zhǔn)則從碼本中找出最佳激勵(lì)碼本矢量。CELP具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在4Kbps~16Kbps傳輸速率下，即可獲得較高質(zhì)量的語音信號(hào)。1992年，CCITT制定了短時(shí)延碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼LD-CELP的標(biāo)準(zhǔn)G.728，速率16Kbps，其質(zhì)量與32Kbps的G.721標(biāo)準(zhǔn)基本相當(dāng)。
1988年，歐洲數(shù)字移動(dòng)特別工作組制定了采用長時(shí)延線性預(yù)測規(guī)則碼本激勵(lì)RPE-LTP標(biāo)準(zhǔn)GSM，速率為13Kbps。1989年，美國采用矢量和激勵(lì)線性預(yù)測技術(shù)VSELP，制定了數(shù)字移動(dòng)通信語音標(biāo)準(zhǔn)CTIA，速率為8Kbps。為了適應(yīng)保密通信的要求，美國國家安全局NSA分別于1982年和1989年制定了基于LPC，速率為2.4bps和基于CELP，速率為4．8Kbps的編碼方案。
②調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
調(diào)幅廣播質(zhì)量音頻信號(hào)的頻率在50Hz~7kHz范圍。CCITT在1988年制定了G.722標(biāo)準(zhǔn)。G.722標(biāo)準(zhǔn)是采用16kHz采樣，14bit量化，信號(hào)數(shù)據(jù)速率為224Kbps，采用子帶編碼方法，將輸入音頻信號(hào)經(jīng)濾波器分成高子帶和低子帶兩個(gè)部分，分別進(jìn)行ADPCM編碼，再混合形成輸出碼流，224Kbps可以被壓縮成64Kbps。因此，利用G.722標(biāo)準(zhǔn)可以在窄帶綜合服務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)N-ISDN中的一個(gè)B信道上傳送調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻信號(hào)。
③高保真度立體聲音頻壓縮編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
高保真立體聲音頻信號(hào)頻率范圍是50Hz~20kHz，采用44.1kHz采樣頻率，16bit量化進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，其數(shù)據(jù)速率每聲道達(dá)705Kbps。1991年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和CCITT開始聯(lián)合制定MPEG標(biāo)準(zhǔn)，其中ISO CDlll72-3作為“MPEG音頻”標(biāo)準(zhǔn)，成為國際上公認(rèn)的高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。MPEG音頻第一層和第二層編碼是將輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行采樣頻率為48kHz、44.1kHz、32kHz的采樣，經(jīng)濾波器組將其分為32個(gè)子帶，同時(shí)利用人耳屏蔽效應(yīng)，根據(jù)音頻信號(hào)的性質(zhì)計(jì)算各頻率分量的人耳屏蔽門限，選擇各子帶的量化參數(shù)，獲得高的壓縮比。MPEG第三層是在上述處理后再引入輔助子帶、非均勻量化和熵編碼技術(shù)，再進(jìn)一步提高壓縮比。MPEG音頻壓縮技術(shù)的數(shù)據(jù)速率為每聲道32~448Kbps，適合于CD-DA光盤應(yīng)用。
（2）MP3壓縮技術(shù)
MP3的全名是MPEG Audio Layer-3，簡單地說就是一種聲音文件的壓縮格式。1987年，德國的研究機(jī)構(gòu)IIS（Institute Integrierte Schaltungen）開始著手一項(xiàng)聲音編碼及數(shù)字音頻廣播的計(jì)劃，名稱叫做EUREKA EUl47，即MP3的前身。之后，這項(xiàng)計(jì)劃由IIS與Erlangen大學(xué)共同合作，開發(fā)出一套非常強(qiáng)大的算法。經(jīng)由150國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)證之后，符合ISO-MPEG Audio Layer-3標(biāo)準(zhǔn)，就成為現(xiàn)在的MP3。
ISO／MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)里包括了三個(gè)使用高性能音頻數(shù)據(jù)壓縮方法的感知編碼方案（Perceptual Coding Schemes），按照壓縮質(zhì)量（每bit的聲音效果）和編碼方案的復(fù)雜程度劃分為Layer 1、Layer 2、Layer 3。所有這三層的編碼采用的基本結(jié)構(gòu)是相同的，在采用傳統(tǒng)的頻譜分析和編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上還應(yīng)用了子帶分析和心理聲學(xué)模型理論，也就是通過研究人耳和大腦聽覺神經(jīng)對音頻失真的敏感度，在編碼時(shí)先分析聲音文件的波形，利用濾波器找出噪音電平（Noise Level），然后濾去人耳不敏感的信號(hào)，通過矩陣量化的方式將余下的數(shù)據(jù)每一位打散排列，最后編碼形成MPEG的文件。其音質(zhì)聽起來與CD相差不大。
MP3的好處在于大幅降低數(shù)字聲音文件的容量，而不會(huì)破壞原來的音質(zhì)。以CD音質(zhì)的Wave文件來說，如采樣頻率44.1kHz，量化為16bit，，聲音模式為立體聲，那么存儲(chǔ)1秒鐘CD音質(zhì)的Wave文件，必須要用16bit*44100Hz*2 Stereo＝l411200bit，也就是相當(dāng)于1411.2Kb的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)介質(zhì)的負(fù)擔(dān)相當(dāng)大。不過通過MP3格式壓縮后，文件便可壓縮為原來的1／10~1／12，每1秒鐘CD音質(zhì)的MP3文件只需112~128Kb就可以了。
具體的MPEG的壓縮等級與壓縮比率，聲音品質(zhì)與MP3壓縮比例關(guān)系，參見下表。

MPEG的壓縮等級與壓縮比率

MPEG編碼等級	壓縮比率	數(shù)字流碼率/Kbps
Layer 1	1：4	384
Layer 2	1：6~8	192~256
Layer 3	1：10~12	128~154

聲音品質(zhì)與MP3壓縮比例關(guān)系

聲音質(zhì)量	帶寬/kHz	模式	比特率/Kbps	壓縮比率
電話	2.5	單聲道	8	96：1
好于短波	4.5	單聲道	16	48：1
好于調(diào)幅廣播	7.5	單聲道	32	24：1
類似調(diào)頻廣播	11	立體聲	56~64	26~24：1
接近CD	15	立體聲	96	16：1
CD	>15	立體聲	112~128	14~12：1

（3）MP4壓縮技術(shù)
MP4并不是MPEG-4或者M(jìn)PEG Layer 4，它的出現(xiàn)是針對MP3的大眾化、無版權(quán)的一種保護(hù)格式，由美國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司開發(fā)，美國唱片行業(yè)聯(lián)合會(huì)倡導(dǎo)公布的一種新的網(wǎng)絡(luò)下載和音樂播放格式。
從技術(shù)上講，MP4使用的是MPEG-2 AAC技術(shù)，也就是俗稱的a2b或AAC。其中，MPEG-2是MPEG于1994年11月針對數(shù)碼電視（數(shù)碼影像）提出的。它的特點(diǎn)是，音質(zhì)更加完美而壓縮比更加大（1：15）。MPEG-2 AAC（ISO／IEC 13818-7）在采樣率為8~96kHz下提供了l~48個(gè)聲道可選范圍的高質(zhì)量音頻編碼。AAC是Advanced Audio Coding，即先進(jìn)音頻編碼，適用于從比特率在8Kbps單聲道的電話音質(zhì)到160Kbps多聲道的超高質(zhì)量音頻范圍內(nèi)的編碼，并且允許對多媒體進(jìn)行編碼／解碼。AAC與MP3相比，增加了諸如對立體聲的完美再現(xiàn)、比特流效果音掃描、多媒體控制、降噪優(yōu)異等MP3沒有的特性，使得在音頻壓縮后仍能完美地再現(xiàn)CD音質(zhì)。
MP4技術(shù)的優(yōu)越性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MP3，因?yàn)樗m合多媒體技術(shù)的發(fā)展以及視聽欣賞的需求。但是，MP4是一種商品，它利用改良后的MPEG-2 AAC技術(shù)并強(qiáng)加上由出版公司直接授權(quán)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)議作為新的標(biāo)準(zhǔn)；而MP3是一種自由音樂格式，任何人都可以自由使用。此外，MP4實(shí)際上是由音樂出版界聯(lián)合授意的官方標(biāo)準(zhǔn)；MP3則是廣為流傳的民間標(biāo)準(zhǔn)。相比之下，MP3的靈活度和自由度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MP4，這使得音樂發(fā)燒友們更傾向于使用MP3。更重要的一點(diǎn)是，MP3是目前最為流行的一種音樂格式，它占據(jù)著大量的網(wǎng)絡(luò)資源，這使得MP4的推廣普及難上加難。從長遠(yuǎn)來看，MP4流行是遲早的事（指其優(yōu)越的技術(shù)性）。但是，如果MP4不改進(jìn)其技術(shù)構(gòu)成（即強(qiáng)加的版權(quán)信息）的話，那么，自由的MP3在使用了MPEG-2 AAC技術(shù)后，勝負(fù)就很明顯了。

數(shù)字音頻的壓縮編碼與編碼標(biāo)準(zhǔn)

圖2-1-4 PCM原理框圖

圖2-1-5 均勻量化

圖2-1-6 非均勻量化

MPEG的壓縮等級與壓縮比率

MPEG編碼等級	壓縮比率	數(shù)字流碼率/Kbps
Layer 1	1：4	384
Layer 2	1：6~8	192~256
Layer 3	1：10~12	128~154

聲音品質(zhì)與MP3壓縮比例關(guān)系

聲音質(zhì)量	帶寬/kHz	模式	比特率/Kbps	壓縮比率
電話	2.5	單聲道	8	96：1
好于短波	4.5	單聲道	16	48：1
好于調(diào)幅廣播	7.5	單聲道	32	24：1
類似調(diào)頻廣播	11	立體聲	56~64	26~24：1
接近CD	15	立體聲	96	16：1
CD	>15	立體聲	112~128	14~12：1

數(shù)字音頻的壓縮編碼與編碼標(biāo)準(zhǔn)

圖2-1-4 PCM原理框圖

圖2-1-5 均勻量化

圖2-1-6 非均勻量化

MPEG的壓縮等級與壓縮比率

MPEG編碼等級	壓縮比率	數(shù)字流碼率/Kbps
Layer 1	1：4	384
Layer 2	1：6~8	192~256
Layer 3	1：10~12	128~154

聲音品質(zhì)與MP3壓縮比例關(guān)系

聲音質(zhì)量	帶寬/kHz	模式	比特率/Kbps	壓縮比率
電話	2.5	單聲道	8	96：1
好于短波	4.5	單聲道	16	48：1
好于調(diào)幅廣播	7.5	單聲道	32	24：1
類似調(diào)頻廣播	11	立體聲	56~64	26~24：1
接近CD	15	立體聲	96	16：1
CD	>15	立體聲	112~128	14~12：1

將量化后的數(shù)字聲音信息直接存入計(jì)算機(jī)將會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間。在多媒體音頻信號(hào)處理中，一般需要對數(shù)字化后的聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，使其成為具有一定字長的二進(jìn)制數(shù)字序列，以減少音頻的數(shù)據(jù)量，并以這種形式在計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸和存儲(chǔ)。在播放這些聲音時(shí)，需要經(jīng)解碼器將二進(jìn)制編碼恢復(fù)成原來的聲音信號(hào)播放。
聲音信號(hào)能進(jìn)行壓縮編碼的基本依據(jù)主要有3點(diǎn)：
(1)聲音信號(hào)中存在著很大的冗余度，通過識(shí)別和去除這些冗余度，便能達(dá)到壓縮的目的。
(2)音頻信息的最終接收者是人，人的視覺和聽覺器官都具有某種不敏感性。舍去人的感官所不敏感的信息對聲音質(zhì)量的影響很小，在有些情況下，甚至可以忽略不計(jì)。例如，人耳聽覺中有一個(gè)重要的特點(diǎn)，即聽覺的“掩蔽”。它是指一個(gè)強(qiáng)音能抑制一個(gè)同時(shí)存在的弱音的聽覺現(xiàn)象。利用該性質(zhì)，可以抑制與信號(hào)同時(shí)存在的量化噪音。
(3)對聲音波形采樣后，相鄰采樣值之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性。
按
MP3壓縮技術(shù)
MP3的全名是MPEG Audio Layer-3，簡單地說就是一種聲音文件的壓縮格式。1987年，德國的研究機(jī)構(gòu)IIS（Institute Integrierte Schaltungen）開始著手一項(xiàng)聲音編碼及數(shù)字音頻廣播的計(jì)劃，名稱叫做EUREKA EUl47，即MP3的前身。之后，這項(xiàng)計(jì)劃由IIS與Erlangen大學(xué)共同合作，開發(fā)出一套非常強(qiáng)大的算法。經(jīng)由150國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)證之后，符合ISO-MPEG Audio Layer-3標(biāo)準(zhǔn)，就成為現(xiàn)在的MP3。
ISO／MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)里包括了三個(gè)使用高性能音頻數(shù)據(jù)壓縮方法的感知編碼方案（Perceptual Coding Schemes），按照壓縮質(zhì)量（每bit的聲音效果）和編碼方案的復(fù)雜程度劃分為Layer 1、Layer 2、Layer 3。所有這三層的編碼采用的基本結(jié)構(gòu)是相同的，在采用傳統(tǒng)的頻譜分析和編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上還應(yīng)用了子帶分析和心理聲學(xué)模型理論，也就是通過研究人耳和大腦聽覺神經(jīng)對音頻失真的敏感度，在編碼時(shí)先分析聲音文件的波形，利用濾波器找出噪音電平（Noise Level），然后濾去人耳不敏感的信號(hào)，通過矩陣量化的方式將余下的數(shù)據(jù)每一位打散排列，最后編碼形成MPEG的文件。其音質(zhì)聽起來與CD相差不大。
MP3的好處在于大幅降低數(shù)字聲音文件的容量，而不會(huì)破壞原來的音質(zhì)。以CD音質(zhì)的Wave文件來說，如采樣頻率44.1kHz，量化為16bit，，聲音模式為立體聲，那么存儲(chǔ)1秒鐘CD音質(zhì)的Wave文件，必須要用16bit*44100Hz*2 Stereo＝l411200bit，也就是相當(dāng)于1411.2Kb的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)介質(zhì)的負(fù)擔(dān)相當(dāng)大。不過通過MP3格式壓縮后，文件便可壓縮為原來的1／10~1／12，每1秒鐘CD音質(zhì)的MP3文件只需112~128Kb就可以了。
MP4壓縮技術(shù)
MP4并不是MPEG-4或者M(jìn)PEG Layer 4，它的出現(xiàn)是針對MP3的大眾化、無版權(quán)的一種保護(hù)格式，由美國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司開發(fā)，美國唱片行業(yè)聯(lián)合會(huì)倡導(dǎo)公布的一種新的網(wǎng)絡(luò)下載和音樂播放格式。
從技術(shù)上講，MP4使用的是MPEG-2 AAC技術(shù)，也就是俗稱的a2b或AAC。其中，MPEG-2是MPEG于1994年11月針對數(shù)碼電視（數(shù)碼影像）提出的。它的特點(diǎn)是，音質(zhì)更加完美而壓縮比更加大（1：15）。MPEG-2 AAC（ISO／IEC 13818-7）在采樣率為8~96kHz下提供了l~48個(gè)聲道可選范圍的高質(zhì)量音頻編碼。AAC是Advanced Audio Coding，即先進(jìn)音頻編碼，適用于從比特率在8Kbps單聲道的電話音質(zhì)到160Kbps多聲道的超高質(zhì)量音頻范圍內(nèi)的編碼，并且允許對多媒體進(jìn)行編碼／解碼。AAC與MP3相比，增加了諸如對立體聲的完美再現(xiàn)、比特流效果音掃描、多媒體控制、降噪優(yōu)異等MP3沒有的特性，使得在音頻壓縮后仍能完美地再現(xiàn)CD音質(zhì)。
MP4技術(shù)的優(yōu)越性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MP3，因?yàn)樗m合多媒體技術(shù)的發(fā)展以及視聽欣賞的需求。但是，MP4是一種商品，它利用改良后的MPEG-2 AAC技術(shù)并強(qiáng)加上由出版公司直接授權(quán)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)議作為新的標(biāo)準(zhǔn)；而MP3是一種自由音樂格式，任何人都可以自由使用。此外，MP4實(shí)際上是由音樂出版界聯(lián)合授意的官方標(biāo)準(zhǔn)；MP3則是廣為流傳的民間標(biāo)準(zhǔn)。相比之下，MP3的靈活度和自由度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MP4，這使得音樂發(fā)燒友們更傾向于使用MP3。更重要的一點(diǎn)是，MP3是目前最為流行的一種音樂格式，它占據(jù)著大量的網(wǎng)絡(luò)資源，這使得MP4的推廣普及難上加難。從長遠(yuǎn)來看，MP4流行是遲早的事（指其優(yōu)越的技術(shù)性）。但是，如果MP4不改進(jìn)其技術(shù)構(gòu)成（即強(qiáng)加的版權(quán)信息）的話，那么，自由的MP3在使用了MPEG-2 AAC技術(shù)后，勝負(fù)就很明顯了。

回答者： hollandwhite 回答時(shí)間：2012-03-20 20:29

音頻？采樣是指用每隔一定時(shí)間的信號(hào)樣值序列來代替原來在時(shí)間上連續(xù)的信號(hào),也就是在時(shí)間上將模擬信號(hào)離散化.量化是用有限個(gè)幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值,把模擬信號(hào)的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值.編碼則是按照一定的規(guī)律,把量化后的值用二進(jìn)制數(shù)字表示. 把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換，它主要包括：采樣：在時(shí)間軸上對信號(hào)數(shù)字化；量化：在幅度軸上對信號(hào)數(shù)字化；編碼：按一定格式記錄采樣和量化后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。采樣頻率采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。奈奎斯特（Harry Nyquist）采樣理論：如果對某一模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，則采樣后可還原的最高信號(hào)頻率只有采樣頻率的一半，或者說只要采樣頻率高于輸入信號(hào)最高頻率的兩倍，就能從采樣信號(hào)系列重構(gòu)原始信號(hào)。根據(jù)該采樣理論，CD激光唱盤采樣頻率為44KHz，可記錄的最高音頻為22KHz，這樣的音質(zhì)與原始聲音相差無幾，也就是我們常說的超級高保真音質(zhì)（Super High Fidelity-HiFi）。采樣的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率分別為：44.1KHz，22.05KHz和11.025KHz。量化位數(shù) 量化位是對模擬音頻信號(hào)的幅度軸進(jìn)行數(shù)字化，它決定了模擬信號(hào)數(shù)字化以后的動(dòng)態(tài)范圍。由于計(jì)算機(jī)按字節(jié)運(yùn)算，一般的量化位數(shù)為8位和16位。量化位越高，信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍越大，數(shù)字化后的音頻信號(hào)就越可能接近原始信號(hào)，但所需要的存貯空間也越大。量化位等份動(dòng)態(tài)范圍（dB）應(yīng)用 8 256 48-50 數(shù)字電話 16 65536 96-100 CD-DA 聲道數(shù) 有單聲道和雙聲道之分。雙聲道又稱為立體聲，在硬件中要占兩條線路，音質(zhì)、音色好，但立體聲數(shù)字化后所占空間比單聲道多一倍。編碼算法編碼的作用一是采用一定的格式來記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，二是采用一定的算法來壓縮數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。壓縮編碼的基本指標(biāo)之一就是壓縮比：壓縮比通常小于1。壓縮算法包括有損壓縮和無損壓縮；有損壓縮指解壓后數(shù)據(jù)不能完全復(fù)原，要丟失一部分信息。壓縮比越小，丟掉的信息越多、信號(hào)還原后失真越大。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以選用不同的壓縮編碼算法，如PCM，ADPC，MP3，RA等等。數(shù)據(jù)率=采樣頻率（Hz）×量化位數(shù)（bit）×聲道數(shù)（bit/s）

回答者： xhy1331 回答時(shí)間：2012-03-21 00:50

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