MP3音乐文件解码程序设计(2)
1 绪论
科学技术的发展，数字音频的出现给生活带来了巨大的影响。随着信息社会和通信技术的高速发展，音频信号数字化之后所面临的一个问题是巨大的数据量。这给存储和传输带来了压力，为了解决这些问题，音频压缩技术应运而生，解决了存储和传输的压力。同时为了实现对压缩之后的数字音频进行播放和处理，必须对压缩音频进行解压缩和译码，实现对音频压缩的逆过程。
2 音频
2.1 音频的出现
声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声波。声音的强弱体现在声波压力的大小上，音调的高低体现在声音的频率上。我们的生活充斥了各种各样的声音，一般来说，人的听觉器官能感知的声音频率大约在20～20KHz之间，在这种频率范围里感知的声音幅度大约在0～120 dB之间。音频是声音的数字重新。音频信号按照其频率范围和特性可分为电话语音、宽带语音和音频。下表1.1为音频信号的一些 分类、特性以及应用。
表1.1 音频信号分类、特性以及应用
分类 频率范围Hz 动态范围 采样频率KHz 应用
电话语音 200-3400 48dB 8 数字电话
宽带语音 50-7000 84dB 16 扬声器电话
会议电视
广播
音频 10-20k 96dB 48
44.1
32 音频产品
视频会议
多媒体
高质量电视
数字技术的出现和大规模的应用为人类带来了巨大的深远影响，现代社会不断的朝着数字化和信息花的方向发展。随着信息社会和通信技术的高速发展，存储资源愈发显得宝贵。音频信号数字化之后所面临的一个问题是巨大的数据量，这给存储和传输带来了压力。例如，对于CD音质的数字音频，所用的采样频率为44.1khz，量化精度为16bit；采用双声道立体声时，它的数码率达到了1.41Mbit/s;1秒的CD立体声音信号需要约176KB的存储空间。这么高的数据率在技术上和经济上对音频数字应用是不现实的，因此，为了降低传输或存储的费用，就必须对数字音频信号进行编码压缩。即音频压缩技术，指的是对原始数字音频信号流运用适当多的数字信号处理，在不损失有用信息量，或所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩）码率，也称为压缩编码。同时它也有像对应的逆变换，称为解压缩或解码。随着各种各样的压缩算法的涌现，数据率极大的减少，使得我们对音频信号进行各种处理和操作更容易。到目前为止，音频信号经压缩处理后的数码率降低到了32至256kbit/s,语音低至8kbit/s以下，个别甚至到了2kbit/s。今天关于音频的压缩算法仍然是人们研究的重要课题。
2.2 音频压缩算法的发展
音频压缩技术指的是对原始数字音频信号流（PCM编码）运用适当的数字信号处理技术，在不损失拥有信息量，或所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩）其码率，也称为压缩编码。音频信号在通过一个编解码系统后可能引入大量的噪声和一定的失真。
一般来说，可以将音频压缩技术分为无损（lossless）压缩和有损（lossy）压缩两大类，而按照压缩方案的不同，又可以将其划分为时域压缩、变换压缩、自带压缩，以及多种技术相互融合的混合压缩等等。各种不同的压缩技术、其算法的复杂程度（包括时间复杂度和空间复杂度）、音频质量、算法效率（即压缩比例），以及编解码延时等都有很大的不同。各种的压缩技术应用场合也因之而各不同。
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