各种音频编码方式的对比

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1、各种音频编码方式的对比内容简介：文章介绍了 PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码、 CELP编码等，包括优缺点对比和主要应用领域。PCM编码（原始数字音频信号流）类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：1411.2 Kbps特性：音源信息完整，但冗余度过大优点：音源信息保存完整,音质好缺点：信息量大，体积大，冗余度过大应用领域：voip版税方式：Free备注：在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏， CD、DVD以及我们常见的WAV文件中均有应用。因此，PCM约定俗成了无损编码，因为PCM代表 了数字音频中最

2、佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM也只能做到最大程度 的无限接近。要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值X采样大小值X声道数bps。 一个采样率为44.1KHz,采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为 44.1Kx16x2 =1411.2KbpSo我们常见的Audio CD就采用了 PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72 分钟的音乐信息。WMA（Wi ndows Media Audio）类型：Audio制定者：微软公司所需频宽：320112kbps （压缩1012倍）特性：当Bitrate小于128K时，WMA几乎在同级

3、别的所有有损编码格式中表现得最出色，但似乎128k是WMA 一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。优点：当Bitrate小于128K时，WMA最为出色且编码后得到的音频文件很小。缺点：当Bitrate大于128K时，WMA音质损失过大。WMA标准不开放，由微软掌握。应用领域：voip版税方式：按个收取备注：WMA的全称是Windows Media Audio，它是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频 格式。由于WMA在压缩比和音质方面都超过了 MP3,更是远胜于RA（Real Audio），即使在较低的采 样频率下也能产生较好的音质，再加上WMA有微软的Win d

4、ows Media Player做其强大的后盾，所以 一经推出就赢得一片喝彩。ADPCM（自适应差分PCM）类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：32Kbps特性：ADPCM(adaptive differenee pulse code modulation)综合了 APCM 的自适应特性和 DPCM 系统 的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是： 利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶（step-size）去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值； 使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。优点：算法复杂度低，压

5、缩比小（CD音质400kbps），编解码延时最短（相对其它技术）缺点：声音质量一般应用领域：voip版税方式：Free备注：ADPCM （ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation）,是一种针对 16bit （或者更高？） 声音波形数据的一种有损压缩算法，它将声音流中每次采样的16bit数据以4bit存储，所以压缩比1:4而压缩/解压缩算法非常的简单，所以是一种低空间消耗,高质量声音获得的好途径。LPC（Li near Predictive Codi ng,线性预测编码）类型：Audio制定者：所需频宽：2Kbps-4.8Kbps特性：压

6、缩比大，计算量大，音质不高，廉价优点：压缩比大，廉价缺点：计算量大，语音质量不是很好，自然度较低应用领域：voip版税方式：Free备注：参数编码又称为声源编码，是将信源信号在频率域或其它正交变换域提取特征参数，并将其变换 成数字代码进行传输。译码为其反过程，将收到的数字序列经变换恢复特征参量，再根据特征参量重建 语音信号。具体说，参数编码是通过对语音信号特征参数的提取和编码，力图使重建语音信号具有尽可 能高的准确性，但重建信号的波形同原语音信号的波形可能会有相当大的差别。如：线性预测编码（LPC）及其它各种改进型都属于参数编码。该编码比特率可压缩到2Kbit/s-4.8Kbit/s，甚至更低

7、，但 语音质量只能达到中等，特别是自然度较低。CELP（Code Excited Lin ear Prediction 码激励线性预测编码）类型：Audio制定者：欧洲通信标准协会（ETSI）所需频宽：416Kbps的速率特性：改善语音的质量： 对误差信号进行感觉加权，利用人类听觉的掩蔽特性来提高语音的主观质量； 用分数延迟改进基音预测，使浊音的表达更为准确，尤其改善了女性语音的质量； 使用修正的MSPE准则来寻找“最佳”的延迟，使得基音周期延迟的外形更为平滑； 根据长时预测的效率，调整随机激励矢量的大小，提高语音的主观质量; 使用基于信道错误率估计的自适应平滑器，在信道误码率较高的情况下也能

8、合成自然度较高的语结论： CELP算法在低速率编码环境下可以得到令人满意的压缩效果； 使用快速算法，可以有效地降低CELP算法的复杂度，使它完全可以实时地实现； CELP可以成功地对各种不同类型的语音信号进行编码，这种适应性对于真实环境，尤其是背景噪声存在时更为重要。优点：用很低的带宽提供了较清晰的语音缺点：-应用领域：voip版税方式：Free备注：1999年欧洲通信标准协会(ETSI)推出了基于码激励线性预测编码(CELP)的第三代移动通 信语音编码标准自适应多速率语音编码器(AMR)，其中最低速率为4.75kb/s，达到通信质量。CELP 码激励线性预测编码是Code Excited L

9、in ear Prediction的缩写。CELP是近10年来最成功的语音编码 算法。CELP语音编码算法用线性预测提取声道参数，用一个包含许多典型的激励矢量的码本作为激励 参数，每次编码时都在这个码本中搜索一个最佳的激励矢量，这个激励矢量的编码值就是这个序列的码 本中的序号。CELP已经被许多语音编码标准所采用，美国联邦标准FS1016就是采用CELP的编码方法，主要用于 高质量的窄带语音保密通信。CELP(Code-Excited Linear Prediction)这是一个简化的LPC算法，以 其低比特率著称(4800-9600Kbps),具有很清晰的语音品质和很高的背景噪音免疫性。CE

10、LP是一种在 中低速率上广泛使用的语音压缩编码方案。MPEG-1 audio layer 1类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：384kbps (压缩4倍)特性：编码简单，用于数字盒式录音磁带，2声道，VCD中使用的音频压缩方案就是MPEG-1层I。优点：压缩方式相对时域压缩技术而言要复杂得多，同时编码效率、声音质量也大幅提高，编码延时相 应增加。可以达到“完全透明”的声音质量(EBU音质标准)缺点：频宽要求较高应用领域：voip版税方式：Free备注：MPEG-1声音压缩编码是国际上第一个高保真声音数据压缩的国际标准，它分为三个层次：-层1(Layer 1)：编码简单，用于数字盒式录音

11、磁带-层2(Layer 2)：算法复杂度中等，用于数字音频广播(DAB)和VCD等-层3(Layer 3)：编码复杂，用于互联网上的高质量声音的传输，如MP3音乐压缩10倍MUSICAM(MPEG-1 audio layer 2,即 MP2) 类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：256192kbps （压缩68倍）特性：算法复杂度中等，用于数字音频广播（DAB）和VCD等，2声道，而MUSICAM由于其适当的复 杂程度和优秀的声音质量，在数字演播室、DAB、DVB等数字节目的制作、交换、存储、传送中得到 广泛应用。优点：压缩方式相对时域压缩技术而言要复杂得多，同时编码效率、声音质量也大幅

12、提高，编码延时相 应增加。可以达到“完全透明”的声音质量（EBU音质标准）缺点：应用领域：voip版税方式：Free备注：同 MPEG-1 audio layer 1MP3（MPEG-1 audio layer 3）类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：128112kbps （压缩1012倍）特性：编码复杂，用于互联网上的高质量声音的传输，如MP3音乐压缩10倍，2声道。MP3是在综 合MUSICAM和ASPEC的优点的基础上提出的混合压缩技术，在当时的技术条件下，MP3的复杂度 显得相对较高，编码不利于实时，但由于MP3在低码率条件下高水准的声音质量，使得它成为软解压 及网络广播的宠儿。

13、优点：压缩比高，适合用于互联网上的传播缺点：MP3在128KBitrate及以下时，会出现明显的高频丢失应用领域：voip版税方式：Free备注：同 MPEG-1 audio layer 1MPEG-2 audio layer类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：与MPEG-1层1,层2,层3相同特性：MPEG-2的声音压缩编码采用与MPEG-1声音相同的编译码器，层1、层2和层3的结构也相 同，但它能支持5.1声道和7.1声道的环绕立体声。优点：支持5.1声道和7.1声道的环绕立体声缺点：-应用领域：voip版税方式：按个收取备注：MPEG-2的声音压缩编码采用与MPEG-1声音相同的编

14、译码器，层1、层2和层3的结构也相 同，但它能支持5.1声道和7.1声道的环绕立体声。AAC（Advaneed Audio Coding，先进音频编码）类型：Audio制定者：MPEG所需频宽：96-128 kbps特性：AAC可以支持1到48路之间任意数目的音频声道组合、包括15路低频效果声道、配音/多语音 声道，以及15路数据。它可同时传送16套节目，每套节目的音频及数据结构可任意规定。AAC主要可能的应用范围集中在因特网网络传播、数字音频广播，包括卫星直播和数字AM、以及数字 电视及影院系统等方面。AAC使用了一种非常灵活的熵编码核心去传输编码频谱数据。具有48个主要 音频通道，16个低

15、频增强通道，16个集成数据流，16个配音，16种编排。优点：支持多种音频声道组合，提供优质的音质缺点：-应用领域：voip版税方式：一次性收费备注：AAC于1997年形成国际标准ISO 13818-7。先进音频编码(Advaneed Audio Coding-AAC) 开发成功，成为继MPEG-2音频标准(ISO/IEC13818-3)之后的新一代音频压缩标准。在MPEG-2制订的早期，本来是想将其音频编码部分保持与MPEG-1兼容的。但后来为了适应演播电 视的要求而将其定义成为一个可以获得更高质量的多声道音频标准。理所当然地，这个标准是不兼容 MPEG-1的，因此被称为MPEG-2AAC。换句话说，从表面上看，要制作和播放AAC,都需要使用与 MP3完全不同的工具。HR类型：Audio制定者：飞利浦所需频宽：8Kbps特性：以增加GSM网络容量为目的，但是会损害语音质量;由于现在网络频率紧缺,一些大的运营商已经 在大城市密集地带开通此方式以增加容量。优点：系统容量大缺点：语音质量差应用领域：GSM版税方式：按个收费备注：HR半速率，是一种GSM语音编码方式。FR类型：Audio制定者：飞利浦