结构推理 怎样理解AC-3的音频编码中的“指数”、“尾数”、“指数策略”?
【正确答案】从变换得到的频域变换系数被转换成浮点数,所有变换系数的值都定标为小于1.0。例如,对于16bit精度的二进制数0.0000000010101100,其前导“0”的个数为8,就成了原始指数;该数的小数点后移8位,即10101100,成了被粗量化的归一化尾数。分析滤波器输出的是指数和被粗量化的尾数,两者被编码后都进入码流。指数值的允许范围从0(对应于系数的最大值,没有前导“0”)到24,产生的动态范围接近144dB。系数的指数凡大于24的,都固定为24,这时对应的尾数允许有前导“0”。
   由于每个变换系数都有一个指数,设法减小指数编码所需的比特数是值得重视的。减小指数的数码率有两种方法。第一种方法是AC-3指数的发送采用差分编码。每个音频块的第一个指数总是用4bit的绝对值,范围为0~15。这个值指明第一个(直流项)变换系数的前导“0”的个数。后续的(频率升高方向)指数的发送采用差分值。第二种方法是尽量在一个帧内的6个音频块共用一个指数集。这在各个块的指数集相差不大时可以采用。这样,只在第1块传送该指数集,后面的第2~6块共享第1块的指数集,使得指数集编码的数码率减小为原来的1/6。
   AC-3将上述两种方法结合在一起,并且将差分指数在音频块中联合成组。联合方式有三种:4个差分指数联合成一组,称为D45模式;两个差分指数联合成一组,称为:D25模式;单个差分指数为一组,称为D15模式。这三种模式统称为AC-3的指数策略。
   这三种指数编码策略在指数所需的数码率和频率分辨率之间提供了一种折中。D15模式提供最精细的频率分辨率,D45模式所需的数据量最少。某个声道在音频块的差分指数组的组数取决于指数策略和这个声道的频带宽度信息。在各个组内的指数数目仅仅取决于指数策略。
   由上所述,对指数编码的结果就是根据频率分辨率的需要选择一种频谱包络。其中D15模式为高分辨率的频谱包络,D45模式为低分辨率的频谱包络。
【答案解析】