2024年6月6日发(作者：)
2010年第1期
总第97期
佳木斯教育学院学报
JournalofJiamusiEducationInstitute
No.1.2010
Sum97
MPEG-1
声音压缩与
MP3
侯清江
（郑州职业技术学院电气电子工程系河南郑州450121）
摘 要：本文阐述了MPEG标准，重点介绍MPEG-1声音压缩标准，MPEG-1声音压缩与MP3播放器的关系，以及MP3播放器的形成
和特点。
关键词：MPEG；MPEG-1；MP3
中图分类号：N37文献标识码：A文章编号：1000-9795（2010）01-0090-02
一、MPEG概述
MPEG的全名为（MovingPicturesExpertsGroup，MPEG），
中文译名是动态图像专家组。是在1988年由国际标准化组织
（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）和国际电工委
员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）联合成立的
专家组，负责开发电视图像数据和声音数据的编码、解码和它们的
同步等标准。这个专家组开发的的标准成为MPEG标准，到目前为
止，已经开发和正在开发的MPEG标准有：
-1：数字电视标准，1992年正式发布。是针对1.5Mbps
以下数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音编码设计的国际
标准，主要用于在CD－ROM（包括Video－CD、CD－I等）存储彩
色的同步运动视频图像，它针对SIF（标准交换格式）标准分辨率
(NTSC制为352×240；PAL制为352×288)的图像进行压缩，每秒可
播放30帧画面，具备CD(指激光唱盘)音质。同时，它还被用于数字
电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)、视频点播
(VOD)、教育网络等。
使用MPEG－1的压缩算法，可以将一部120分钟长的电影压缩
到1.2GB左右，因此，它被广泛地应用于VCD制作和一些视频片段
的下载，目前90％以上的VCD都是用MPEG－1格式压缩的。
-2：数字电视标准，1994年正式发布。是针对
3～10Mbps的数据传输率制定的的运动图像及其伴音编码的国际标
准。MPEG－2可以提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画
面质量、存储容量和带宽的要求。它在与MPEG－1兼容的基础上实
现了低码率和多声道扩展：MPEG－2可以将一部120分钟长的电影
压缩到4～8GB(它提供的是我们通常所说的DVD品质)，其音频编码
可提供左右中及两个环绕声道、一个加重低音声道和多达7个伴音
声道(因此DVD可有8种语言配音)。
除了作为DVD的指定标准外，MPEG－2还可用于为广播、有
线电视网、电缆网络等提供广播级的数字视频。不过对普通用户来
说，由于现在电视机分辨率的限制，MPEG－2所带来的高清晰度画
面质量(如DVD画面)在电视上效果并不明显，倒是其音频特性(如加
重低音、多伴音声道等)得到了广泛的应用。
-3：已于1992年7月合并到高清晰度电视（HDTV）工
作组，但由于MPEG-2的出色性能已能适用于HDTV，因此MPEG-3
标准并未制定。
-4：多媒体应用标准，1998年11月被ISO/IEC批准为正
式标准。是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体
系统的交互性和灵活性。
-5：直今还没有看到定义。
-6：直今还没有看到定义。
-7：多媒体内容描述接口标准。继MPEG－4之后，要
解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。
1998年10月基于这种设想的MPEG－7标准被提出，它的正式名称是
“多媒体内容描述接口”，将对各种不同类型的多媒体信息进行标
准化的描述，并将该描述与所描述的内容相联系，以实现快速有效
的搜索。
-21：MPEG在1999年10月的MPEG会议上提出了“多媒
体框架”的概念，同年的12月的MPEG会议确定了MPEG-21的正式
名称是“多媒体框架”或“数字视听框架”，它以将标准集成起来
支持协调的技术以管理多媒体商务为目标，目的就是理解如何将不
同的技术和标准结合在一起需要什么新的标准以及完成不同标准的
结合工作。
二、MPEG-1声音（MPEG-1Audio）
MPEG-1声音标准方案由5个部分组成：-1系统
（MPEG-1Systems），规定电视图像数据、声音数据及其他相关
数据的同步。-1电视图像（MPEG-1Video），规定电视数
据的编码和解码。-1声音（MPEG-1Audio），规定声音
数据的编码和解码。-1一致性测试（MPEG-1Conformance
testing），这个标准详细说明如何测试位数据流和解码器是否
满足MPEG-1前3个部分（Part1,2和3）中所规定的要求。这些测
试可由厂商和用户实施。-1软件模拟（MPEG-1Software
simulation），实际上，这部分的内容不是一个标准，而是一个技术
报告，给出了用软件执行MPEG-1标准前3个部分的结果。
MPEG-1声音压缩采用子带编码方法（sub-bandcoding，
SBC），这种方法首先把时域中的声音数据变换到频域，对频域中
的子带分量分别进行量化和编码；然后根据心理声学模型确定样本
的精度，从而到达压缩数据量的目的。
MPEG-1声音（MPEG-1Audio）标准的主要性能指标如下：
（1）MPEG-1编码器的输入信号为线性PCM信号，采样率为
32kHz、44.1kHz或48kHz，输出为32kb/s~384kb/s。
（2）MPEG-1声音标准提供三个独立的压缩层次：层1（Layer
1）、层2（Layer2）、层3（Layer3），用户对层次的选择可在复
杂性和声音质量之间进行权衡。
①层1（Layer1）的编码器最为简单，编码器的输出数据率为
384kb/s，采用的算法主要是将数字音频输入分解成32个子带滤波
器、将数据按一定的格式分块的固定分割、确定自适应比特分配的
心理学模拟、以及使用块压扩和格式化的量化。主要用于小型数字
盒式磁带（DCC），压缩率为4：1。
②层2（Layer2）的编码器的复杂程度属于中等，编码器的输
出数据率为256kb/s~192kb/s，它提供对比特分配、标度因子和取
样附加码，使用了差帧。其应用包括数字广播声音（DBA）、数字
收稿日期：2009-12-03
作者简介：侯清江（1968-），男，河南新安人，从事电子技术、自动化方向的研究。
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音乐、只读光盘交互系统（CD-I）和视盘（VCD）等，压缩率为
6：1~8：1。
③层3（Layer3）的编码器最复杂，编码器的输出数据率为64
kb/s，它基于一个混合滤波器组将频率分辨率提高，增加了非均匀
量化器、自适应分割以及对于量化值的熵编码。广泛应用于ISDN网
络和电视应用、数字卫星广播，压缩率为10：1~12：1。
（3）压缩后的比特流具有预定的几种比特率之一。此外，
MPEG－1音频标准也支持用户使用预定的比特率之外的比特率。
（4）编码后的比特流支持循环冗余校验CRC(Cyclic
RedundancyCheck)。
（5）MPEG-1音频标准还支持在比特流中载带附加信息。
MPEG-1声音压缩标准包括了三个使用高性能音频数据压缩方
法的感知编码方案(perceptualcodingschemes)。按照压缩质量(每Bit
的声音效果)和编码方案的复杂程度分别是Layer1、Layer2、Layer3
三个层次。所有三个层次的编码采用的基本结构是相同的。它们均
采用传统的频谱分析和编码技术的基础上应用了子带分析和心理噪
声感知模型理论。也就是通过研究人耳和大脑视觉神经对音频失真
的敏感度，在编码时先分析声音文件的波形，利用过滤器找出噪声
电平(NoiseLevel)，然后滤去人耳不敏感的信号，通过矩阵量化的方
式将余下的数据每一位打散排列，最后编码形成MPEG-1声音压缩
文件。虽然压缩是有失真的，但对人耳来说这些失真是听不到的，
也即对人耳而言，MPEG－1音频压缩是不失真的。因此，MPEG－
1音频标准的应用非常广泛。
将音频文件压缩成MP3文件，其实就是利用MP3编码器找到并
删除音频文件中人耳听不到的声音。正常的人耳只能听到频率在20
赫兹至2万赫兹的声音，音频文件中包含的一些声音可能超出了人
耳所能听到的范围，另外还有一些细微的声音可能被更大的声音掩
盖，还有一些音乐中的声音可能根本就是多余的。编码软件能将代
表这类声音的文件找出来并加以删除。这样，原先臃肿的音频文件
就变小了。压缩音乐文件时，人们通常会说以多大的压缩比率进行
压缩，压缩比率的单位为Kbps(千字节/秒)。当选择较高的压缩比率
时(如128Kbps)，原始文件中被去除的数据将会比较少，音质比较
好，但压缩后的文件比较大，有时会导致文件无法使用；相反，当
选择的压缩比率较低时(如64Kbps)，被去除的数据会比较多，这样
做虽然缩小了文件，但却会造成音质损失。
3的特点
音乐品质好，由于MP3是采用1：10的数字压缩格式，在64kbs
压缩率下,标准的MP3过滤掉了10kHz以上的声音来节省空间，以减
小文件尺寸，但是音乐的细节部分特别是高频会受到损耗，所以，
在听感上仍无法和采用传统模拟技术的磁带以及采用无损编码方式
的CD唱片相媲美。
MP3格式压缩比高，可以使音乐文件在音乐质量做很小牺牲的
情况下将文件大小缩小很多。因此，目前网络上的音乐格式以MP3
最为常见。
MP3通用性开放性好，有移动随身听MP3播放设备，各种软件
工具较多。因此，所有的语音、音乐等音频资料文件全部采用MP3
压缩格式保存，参数：采样频率44.1kHz,采样精度16位，压缩比率
128kbps，立体声。这种高质量的参数便于以后编辑处理，而其它
各种数字音频则根据不同要求用相关软件再进行处理，但是原始文
件质量一定要留有备份且品质要高，因为各种压缩格式都是有损压
缩，无法复原。
三、MP3播放器
3概念及MP3播放器的出现
MP3的全称是MovingPicturesExpertsGroup，AudioLayerIII，它
就是MPEG-1层3（Layer3）,所使用的技术就是MPEG-1层3（Layer
3）音频压缩技术。是对声音信号进行压缩的一种格式。市场上的
所说的MP3，实指MP3播放器。
MP3格式研究于1987年在德国Erlangen的Fraunhofer研究所开始
的，1989年Fraunhofer在德国被获准取得了MP3的专利权，几年后这
项技术被提交到国际标准组织(ISO)，整合进入了MPEG-1标准。
最早的播放器是Frauenhofer在1990年早期开发的，但只是一个
非常不知名的小程序，没有引起大家的重视。而被大家公认的第
一个MP3播放器是在1997年，由一个叫做TomislavUzelac的开发者
开发的。他开发了AMPMP3播放引擎。当AMP引擎进入网络以后
不久，两个大学生JustinFrankel和DmitryBoldyrev拿到了Amp引擎，
并且为它添加了一个Windows界面，最后他们把这个程序命名为
“Winamp.”1998年，当Winamp作为免费的音乐播放器在网络上传
播的时候，MP3的狂潮开始了。
3音乐的制作
参考文献：
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[3]冯博琴等.多媒体技术及应用[M].北京，清华大学出版社，
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[5]钟玉琢，蔡莲红，史元春，沈洪.多媒体计算机技术基础及
应用(第二版)[M].北京，高等教育出版社，2005.1.
［责任编辑：李微］
（上接第92页）
（四）加强会计学专业校内实验室及校外实习基地的建设
民办普通高校会计学本科专业至少应具备四个校内实验室：手
工做账实验室、沙盘模拟实验室、电算化实验室、股票交易模拟实
验室。同时，学校还应加强与企业的联系，建立固定的学生实习基
地，定期组织学生参观、了解、调研企业生产经营、会计工作流程
等问题，要求学生分析企业会计现状，并就其主要问题，提出自己
的观点与看法，或就企业财务问题编写出财务案例。
参考文献：
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究,2008(4).
[2]陈.美英会计本科教育及其对我国的启示[J].高等教育研
究.2008,(12).
[3]梁爽.澳大利亚会计学位教育的启示与借鉴[N].东北财经大学
学报,2006-3.［责任编辑：郑文昌］
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