2.7 低取样频率低比特率编码

2.7.1 兼顾低比特率与较好质量

低取样频率低比特率编码是MPEG-2的音频压缩方法之一。它是专为满足一些应用要求而开发的。

如果使用起码为1 92kb/s的数据率，那么按照MPEG-1标准就可以编码和传送具有很好声音质量的立体声信号。然而，如果使用低的数据率就可能听得出信号决定的编码噪声。因此，从根本上说，允许的低数据率的数值是受限制的。MPEG-2的主要任务之一在很大程度上改善了这种状况。

事实表明，在设计低数据率的MPEG-1编码器时，经常存在这样的选择，要么容忍较高的量化噪声或者去限制信号的带宽。根据经验，如果带宽本身不变化的话，对其进行限制仅有轻微的干扰感觉。基于这种认识，将取样频率折半，编码算法保持不变，滤波器组的32个子频带相应于半取样频率，现在提供一半的带宽。因此，与此相联系的在频域中的分辨率对于心理声学编码来说是有好处的，能使编码噪声的可听性减少。窄的子频带更好地利用人耳的掩蔽特性，在子频带取样值编码方面能获得大的益处，使在很低的比特率时有较好的质量。

2.7.2 改善声音质量原理

如图2-7-1（a）和（b）所示对比说明窄的子频带能改善声音质量的原理。

如图2-7-1（a）所示是在宽子频带时第n个子频带中，根据量化噪声起码应处于掩蔽阈以下的原则，信号掩蔽比（S/M）达33dB，取样值量化相应要求的比特数多。而在图2-7-1（b）中，子带宽度减半，例如第m子频带，S/M仅17dB，取样值量化要求的比特数少。

图2-7-1 全取样频率与半取样频率时的信号掩蔽比S/M

顺便指出，因为24kHz取样频率时在一帧中编码的取样值的数量同样保持不变，相应于此，帧的时间长度加倍，即由48kHz取样频率时的24ms变为48ms。

此外，在编码器中应用的心理声学模型应与子频带滤波器变化后的带宽相适配。使用48kHz或是24kHz取样频率以及使用哪种数据率、声音工作模式等，都会在DAB帧头中用不同的比特数编码说明。