MPEG(Moving Picture Expert Group) Audio 표준

1. 개요

2. MPEG 오디오 압축원리

3. MPEG-1 오디오 표준 포맷

4. MPEG-2 오디오 표준 포맷

5. MPEG-2 오디오와 Dolby AC-3방식 비교

 

 

1. 개요

 - MPEG 오디오 표준은 고품질, 고성능 스테레오 부호화를 위한 ISO/IEC의 오디오 압축 표준화 방식

 - MPEG 내에서 동영상 부호화와 병행하여 표준화

 - 기존의 디지털 오디오는 샘플링 주파수 주파수 32kHz, 44.1kHz, 48kHz의 PCM(Pulse Code Modulation) 부호가 널리 사용

    16*44100*2= 약 1.4Mbps

 - MPEG Audio는 128~254kbps 정도로 부호화 가능

 

 

<Background>

 Aural data 구분

Speech Data 압축

Audio data 압축

 

http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0Pvip&articleno=14

2. MPEG 오디오 압축원리

 

  2.1 가변장 부호화(엔트로피 부호화)

      - 신호의 통계적 중복성을 제거하여 정보를 효율적으로 압축

      - 원신호와 재생신호가 동일하기 때문에 정보의 손실이 전혀 없음(Lossless)

  2.2 지각부호화(Perceptual coding)

      - 신호를 받아들이는 인간의 감각특성을 이용해서 감도가 낮은 세부의 정보를 생략하여 부호량을 절감

      - 지각부호화에서는 원신호와 재생신호가 다르지만 인간의 귀로 듣는 경우에는 동일하게 들림

      - 인간의 감각특성은 최소가청한계와 마스킹 특성이 있음

      - 최소가청한계는 잡음이 없는 환경에서 인간이 감지할 수 있는 최소음압레벨임

      - masking 특성은 강력한 음과 약한 음이 동시에 발생되면 약한 음을 들을 수 없는 현상

 

   - 먼저 청각심리를 효율적으로 이용하기 위하여 서브밴드로 오디오 주파수 대역을 세분화 함

   - 다음 각 대역별로 청각심리모델을 적용하여 양자화함

   - 양자화된 결과에 대해서 최종적으로 부호화

 

 

3. MPEG 오디오 표준

구분			표준	오디오 지원 채널	기타
MPEG	MPEG-1	Layer-1	MPEG-1 Part 3	스테레오
		Layer-2		스테레오
		Layer-3		스테레오	mp3
	MPEG-2		MPEG-2 Part 3, MPEG-2 BC(Backward Compatible)	5.1 채널
	MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding)		MPEG-2 Part 7, MPEG-2 NBC(Non-Backward Compatible)	48채널까지 확장 가능	mp4
	MPEG-4 AAC		MPEG-4 Part 3  여러개의 Sub part  있음		MPEG-4 HE AAC: 대역폭 확장기술의 하나인 SBR(Spectral Band Replication) 알고리즘을 MPEG AAC와 결합
Dolby	AC-2			스테레오
	AC-3			5.1채널	지상파DTV
	Dolby-E			8개 채널	돌비에서 다채널 전송용으로 개발

 

 

 

4. MPEG-1 오디오 표준 포맷

   - MPEG-1 오디오 표준은 3개의 계층이 있음

   - 계층이 높을수록 저비트율, 더 높은 압축률, 복잡도 증가, 더 좋은 음질

   - MP3(MPEG-1 Audio Layer 3)

 

 

5. MPEG-2 오디오 표준 포맷

 가. MPEG-2 BC(Backward Compatible)

    - MPEG-2 Part 3

    - 다채널화(5.1채널): C(Center), L(Left), R(Right), LS(Left Surround), RS(Right Surround)의 5개 광대역 신호(20KHz)와 저주파 성분(100Hz)만을 별도로 제공하는 LFE(Low Frequency Effect) 신호로 이루어짐

    - 다양한 표본화 주파수 사용: MPEG-1 오디오에서 사용된 표본화 주파수의 반인 18kHz, 22.05kHz, 24kHz의 표본화 주파수 사용

    - 기존 방식과의 호환성: MPEG-1 오디오와의 역방향 호환성이 보장됨

 나. MPEG-2 AAC(Advanced Audio Coding)

    - MPEG-2 Part 7, MPEG-2 NBC(Non-Backward Compatible)

    - 지원되는 채널이 48개까지 가능

 

 

    - 표본화 주파수가 16~48kHz 범위에서 8-96kHz 범위로 증가

    - MP3의 Hybrid filter bank와 대조적으로 AAC는 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform) 사용

 

6. MPEG-4

   - 하위에 여러개의 서브파트가 있음

   - 기존의 MPEG-2 AAC를 기반으로 새로운 알고리즘이 추가되어 MPEG-4 HE AAC로 진화

   - MPEG-4 HE AAC: 대역폭 확장기술의 하나인 SBR(Spectral Band Replication) 알고리즘을 MPEG AAC와 결합

 

 

참고>

MPEG-2 오디오와 Dolby AC-3방식 비교

 

 

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?id=91&m_temp1=1964&nav=2

 

MPEG설명.ppt

 

 

MP4_HE-AAC.pdf