1、聲音壓縮技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)壓縮分為有損壓縮和無損壓縮。無損壓縮要求重構(gòu)的信號和原始信號完全 一致，目前一般無損壓縮算法可以將數(shù)據(jù)壓縮原來1/2到1/4。有損壓縮適用于重構(gòu)的信號不一定要和原有信號完全一致，可以將一些不必要的信息德育而不影響對原始數(shù)據(jù)的判斷?？梢酝ㄟ^客觀質(zhì)量度量和主觀質(zhì)量度來判定聲音質(zhì)量的好壞。聲音質(zhì)量客戶質(zhì)量的度量就是對聲音的參數(shù)進(jìn)行測量，例如測試聲音的信噪比、失真度等。主觀質(zhì)量試題就是通過聽覺對聲音質(zhì)量進(jìn)行評估（見表）分?jǐn)?shù)質(zhì)量級別失真級別5優(yōu)（Excellent）無察覺4良（Good）（剛）察覺但不討厭3中（Fair）（察覺）有點(diǎn)討厭2差（Poor）討厭但不反感1劣（Bad）極討厭

2、（令人反感）1.常見的音頻壓縮方法脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation，PCM）是概念上最簡單、理論上最完善、最早研制成功、使用最廣泛、數(shù)據(jù)流量最大的編碼體系。PCM方式是法國人A.H.里福斯于1937年發(fā)明的，最早廣泛應(yīng)用于通信之中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，特別是發(fā)展到超大規(guī)模集成電路階段后，PCM方式應(yīng)用于音響領(lǐng)域成為現(xiàn)實(shí)。（見圖）圖：PCM為基本技術(shù)的數(shù)字音響設(shè)備的原理方框圖PCM就是將連續(xù)的模擬信號經(jīng)過取樣和量化。PCM分為DPCM（差分脈沖編碼調(diào)制，Differential Pulse Modulation）和ADPCM（自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制，Adaptive D

3、ifferential Pulse Code Modulation）。DPCM只對實(shí)際采樣值和預(yù)測采樣值之間的差值進(jìn)行編碼，這樣可以減少表示每個樣本的位數(shù)。ADPCM在DPCM基礎(chǔ)上加上自適應(yīng)特性，根據(jù)樣本自動 地改變量化階的大?。ㄒ妶D）PCM方式數(shù)字音響設(shè)備各階段波形圖2.聲音的感知特性聲音感知有三個主要特性：響度、音調(diào)和掩蔽效應(yīng)。響度就是聲音的強(qiáng)弱，也就是聲壓或者聲強(qiáng)，人們將剛好能夠被 聽到的1kHz的聲音信號的強(qiáng)度定義為0dB聲強(qiáng)級。當(dāng)聲音剛剛能夠被人的耳朵聽到，這時的聲音強(qiáng)度 為“聽閾”，聽閾是隨著聲音的頻率變化而變化的。當(dāng)聲音強(qiáng)到使人的耳朵感到疼痛時，這時的聲音強(qiáng)度為“痛閾”，1kH

4、z信號聲音強(qiáng)度達(dá)到120dB時，人的耳朵就會感覺疼痛。在聽閾和痛閾之間的范圍就是人耳的聽覺范圍。音調(diào)也叫音高，用頻率來度量。人耳在頻率感覺上也有一個范圍，測量音高是用1kHz的信號40dB聲強(qiáng)為基準(zhǔn)。主觀測試時，固定的基準(zhǔn)聲強(qiáng)，用1kHz先聽音，然后調(diào)節(jié)頻率使聽音者感覺頻率變化。音高和頻率 之間不是線性關(guān)系（見圖）圖 音高-頻率曲線掩蔽效應(yīng)是指一個聲音A的聽覺感受受到另一個聲音B的影響。A稱為被掩蔽音，B被稱為掩蔽音。A單獨(dú)存在時的聽閾強(qiáng)度為絕對聽閾，在掩蔽效應(yīng)下，必須加大A的強(qiáng)度剛剛被聽到時的運(yùn)單強(qiáng)度 為相對聽閾。掩蔽效應(yīng)分為頻域掩蔽，時域掩蔽又分為超前掩蔽和滯后掩蔽。頻域掩蔽，是指人耳在一

5、定的頻率范圍內(nèi)對同時發(fā)出的聲音，一個聲音很容易就能夠掩蓋另一個聲音，而且頻率越接近越容易掩蓋，頻率向著高頻方向越高越不容易掩蔽。在時間上相鄰的聲音之間也會發(fā)生掩蔽，即時域掩蔽。這是因?yàn)槿说拇竽X在處理信息時需要時間的原因，一般來說超前掩蔽需要2ms5ms，滯后掩蔽可能持續(xù)100ms。3.MPEG音頻編碼與解碼（見圖）MPEG 音頻編碼器基本結(jié)構(gòu)MPEG音頻解碼器結(jié)構(gòu)圖表1 MPEG音頻 標(biāo)準(zhǔn)一般達(dá)到 的壓縮率層次壓縮率立體聲信號所對應(yīng)的比特率1：43841:61:82561921:101:12128112表2 MPEG-1 LAYER在各種音質(zhì)下的性能音質(zhì)要求帶寬（kHz）模式比特率（kb/s）壓縮比電話2.5單聲道896：1優(yōu)于短波4.5單聲道1648：1優(yōu)于調(diào)幅廣播7.5單聲道3224：1類似于條幅廣播11立體聲56642624：1接近CD15立體聲9616：1CD>15立體聲1121281210：1表3 MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)各層編碼解碼器延遲時間延遲時間理論最小值（