多声道数字音频系统的编码及应用

文章摘要：向下混合为通常的立体声信号Lo、Ro。向下混合的立体声信号（Lo、Ro或Lt、Rt）可进一步向下混合为单声道M，通过两个声道简单的相加即可。如果将Lt、Rt向下混合为单声道，环绕信息将会丢失。当希望需要一个单声道信号时则Lo、Ro向下混合更可取。 用于Lo、Ro立体声信号的一般3/2向下混合方程式为： Lo=1.0′L+clev′C+slev′Ls； Ro=1.0′R+clev′C+slev′Rs； 如果接着Lo、Ro被组合成单声道信号重放，有效的向下混合方程式为： M=1.0′L+2.0′clev′C+1.0′R+slev′Ls+slev′Rs； 如果只出现单个环绕声道S（3/1模式），则向

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向下混合为通常的立体声信号Lo、Ro。向下混合的立体声信号（Lo、Ro或Lt、Rt）可进一步向下混合为单声道M，通过两个声道简单的相加即可。如果将Lt、Rt向下混合为单声道，环绕信息将会丢失。当希望需要一个单声道信号时则Lo、Ro向下混合更可取。
用于Lo、Ro立体声信号的一般3/2向下混合方程式为：
Lo=1.0′L+clev′C+slev′Ls；
Ro=1.0′R+clev′C+slev′Rs；
如果接着Lo、Ro被组合成单声道信号重放，有效的向下混合方程式为：
M=1.0′L+2.0′clev′C+1.0′R+slev′Ls+slev′Rs；
如果只出现单个环绕声道S（3/1模式），则向下混合方程式为：
Lo=1.0′L+clev′C+0.7′slev′S；
Ro=1.0′R+clev′C+0.7′slev′S；
M=1.0′L+2.0′clev′C+1.0′R+1.4′slev′S；
其中clev、slev分别代表中央声道混合声级系数和环绕声道混合声级系数，在BSI数据中由Cmixlev、Surmixlev比特字段来指出相对应的值。
用于Lt、Rt立体声信号的一般3/2向下混合方程式为：
Lt=1.0′L+0.707′C-0.707′Ls-0.707′Rs；
Rt=1.0′R+0.707′C+0.707′Ls+0.707′Rs；
如果只出现单个环绕声道S（3/1模式），则向下混合方程式为：
Lt=1.0′L+0.707′C-0.707′S；
Rt=1.0′R+0.707′C+0.707′S；
经过对独立声道的音频信号进行不同的分配及矩阵重组，则实现了AC-3数据流的向下兼容性， 意即通过不同的解码器、解码矩阵方式，可以得到杜比数字5.1声道环绕声、立体声、杜比Prologic、单声道以及杜比的虚拟环绕声方式。其中Lo、Ro与Lt、Rt的最大区别就是Lt、Rt是记录的全部的L、R、环绕声的信息，经过矩阵重解可得到环绕声信息，而Lo、Ro则是将环绕声信息增加支立体声信号中，无法再重现环绕声信号信息。
4、MPEG-2多声道编解码过程
MPEG-2感知编码系统充分利用了心理声学中的掩蔽效应和哈斯效应，利用压缩编码技术，将原始音频信号中不相关分量和冗余分量有效的去除掉，在不影响人耳听觉阈度和听音效果质量上，将音频信号压缩。
4．1 MPEG音频子带编码器的基本结构
感知型子带音频编码器不断地对音频输入信号进行分析。由一个心理声学模型动态地确定掩蔽门限，即在该掩蔽门限之下的多余的噪声是无法为人的听觉系统听到的。由该心理声学模型产生的信息被馈至一个比特分配模块，该模块的任务是将各声道可用的比特以一种优化的方式在频谱范围内进行分配。输入信号还与上述过程并行地被分割到一系列称为子带的频带中。每个子带信号都在经过定
标处理后被重新进行量化，该量化编码过程引入的量化噪声不能超过已确定的对应子带的掩蔽门限。因此量化噪声频谱就与信号频谱进行了动态自适应。“比例因子”和各子带所使用的量化器的相关信息与编码后的子带样值一同进行传输。
解码器可以在不了解编码器如何确定编码所需信息的情况下对码流进行解码。这可以降低解码器的复杂度，并为编码器的选择和解码器开发提供了很大的灵活性。如在心理声学研究上取得了新的结果，则更高效率和更高性能的编码器可在与所有现有解码器完全兼容的条件下得以应用。这一灵活性目前已有了成功的例子，现在最高技术水平的编码器的性能已超过了标准化过程中使用的早期编码器。

4．2 层
MPEG音频标准包括了三种不同的算法，称为层。层数越高，相应可达到的压缩比就越高，而复杂度、延时及对传输误码的敏感度也越高。层II专门对广播应用进行了优化。它使用了具有32个等宽子带划分的子带滤波，自适应比特分配和块压扩。单声道的码率范围为32-192 kbps，立体声为64-384 kbps。
它在256 kbps及192 kbps相关立体声条件下的表现十分出色。128 kbps（立体声）条件下的性能在许多应用中仍可接受。
4．3 MPEG-2在多声道音频方面的扩展
ITU-R工作组TG10-1在关于多声道声音系统的建议方面进行了工作。该项工作的主要成果就是建议BS.775，其中说明一个适当的多声道声音配置应包含五个声道，分别代表左、中央、右、左环绕、右环绕声道。如果使用了一个作为选项的低频增强声道（LFE），则该配置被称为“5.1”。五声道配置也可表示为‘3/2’，即三个前置声道及两个环绕（后置）声道。

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