音频编码详解：感知编码器原理与主流技术解析

音频编码，由高泽华于2007年12月18日探讨，是将音频信号转换成数字信号以便于存储、传输和处理的技术。本文主要分为三个部分：基本原理、主流标准和技术分析。 第一部分：基本原理 音频编码根据采样率和编码方法进行分类。其中，语音编码通常低于8kHz，如ADPCM（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）系列，如G.721、G.722和G.726，它们基于简单的预测编码，利用人耳对声音变化的敏感度进行压缩。而音频编码则针对高于8kHz的声音，如MP2、AAC（Advanced Audio Coding）、WMA（Windows Media Audio）等，这些采用感知编码器，基于人耳的生理特性，如频率响应、掩蔽效应等进行编码，核心内核包括T+SQ变换。 感知编码器的特点是模拟人耳的感知能力，通过对音频信号的频率和时间特性进行分析，优化数据表示，以达到更高的压缩效率。例如，AAC和AC3就是这类编码的代表，它们在高保真音频编码中广泛应用。 第二部分：主流标准 参数编码器主要用于语音编码，如G.723.1、G.729、G.728、CELP（Coded Excited Linear Prediction）、AMR（Adaptive Multi-Rate）和EVRC（Enhanced Variable Rate Coding），这些编码器基于人类语言和声音特征的统计模型，采用预测编码策略，如P+VQ（Predictive plus Vector Quantization）。 第三部分：技术分析 文章深入剖析了人耳模型，包括声压级（SPL）、绝对听阈（Absolute Threshold of Hearing）、听觉带宽（Critical Bands）、同步和非同步掩蔽效应，以及巴克谱（ Bark scale），这是一种心理声学模型，通过模拟人耳的频率响应来计算编码的精确度。在编码过程中，先进行快速傅立叶变换（FFT Analysis），然后确定声压水平，考虑静默背景下的阈值，分离和量化声调和非声调成分，最后进行细化处理，以最小化信息损失。 音频编码涉及复杂的信号处理技术，旨在通过模拟人耳的感知特性来实现高效的数据压缩，同时保持音频质量。不同类型的编码器针对不同的应用场景，如语音通信和高质量音乐播放，各有其独特的优势和适用范围。理解这些编码原理对于音频处理和相关领域的专业人士至关重要。