2.6 联合立体声编码

2.6.1 基本原理

联合立体声编码是在MPEG Audio Layer1和Layer2（分别相应于MUSICAM的简单型和标准型）中应用的强度立体声编码。在相同的码率下，联合立体声编码与普通左、右两个声道独立的立体声编码相比，可以提高声音质量，或在相同的声音质量下，可以降低码率，比特率获益大约10～30kb/s。联合立体声编码要求的解码器附加复杂性可以忽略，编码器的复杂性增加也很少，编码器和解码器原有的延时不受影响。

联合立体声编码的原理是建立在人耳听觉的心理声学和生理声学的基础上。人们对水平方向上高音频频率（2kHz以上）声源的定位，不像低频率信号那样直接利用信号的相位，而是利用了声音信号的时间包络，不需要对两个立体声信号L和R的波形的细微结构进行校正。换句话说，只要两个信号的包络正确，两个声道使用共同的信号，对高音频率就可以实现相当好的立体声定位效果。对于静态信号来说，由于其包络是恒定的，定位可以通过两个声道之间的电平差控制。

Layer1和Layer2的帧结构允许用比例因子在一定程度上控制包络。如图2-6-1所示是联合立体声编、解码系统原理方框图。

图2-6-1 联合立体声编、解码系统

在联合立体声编码技术中，不是同时传送立体声左、右声道的比例因子以及所有子频带样值，而是只传送较高频率子频带的左、右声道取样值之和，同时仍传送相应子频带左、右声道的比例因子。解码器利用左、右比例因子在解码的立体声信号的高音频范围，重建原始信号左、右声道的包络。

在编码器中，首先要对左、右两个声道所需的比特率进行估算，如果所需的比特率超过了可用比特率，就通过设置一定数量的子频带，使之工作于联合立体声模式，以降低所需的比特率。根据所需的比特率的不同，可设置子频带16-31或12-31或8-31或4-31工作于联合立体声模式。对于这些联合子频带取样值的量化，要使用较高的左、右声道比特分配。在联合立体声工作模式中，左、右声道子频带取样值要相加，相加后的子频带样值应按正常方法确定出比例因子。但是，原来确定的左、右声道子频带样值的比例因子仍要根据比特流句法进行传输。公共子频带样值的量化和编码以及公共比特分配的编码，应以与立体声节目左、右声道独立编码相同的方法来实现。

2.6.2 质量改善

如图2-6-2所示是在Layer2中使用了联合立体声编码技术，主观评价音频质量改善状况。

图2-6-2 联合立体声编码质量

在每声道64kb/s的情况下，如果采用左、右声道独立编码方式，则Layer2 表现出一定的主观质量降低.这时，只有Layer3才表现出一定的优势。即使如此，也距高质量相差甚远，用五级质量评价标准衡量，Layer2和Layer3的差别为l.5分。如果以128kb/s的码率传送立体声节目；Layer2采用联合立体声编码，根据ITU-R的测试结果，则上述差别可以忽略不计。与以64kb/s码率对左、右声道独立编码的立体声节目相比，使用联合立体声技术可以大大提高Layer2的声音质量。因此，在数字音频广播（DAB）中，可以使用1 92kb/s的数据率结合联合立体声编码技术，以获得足够好的质量。