MPEG2是当今最为流行的AV压缩标准，可用于视频、音频和数字信息储存。完整的MPEG2标准可满足STB等广播应用和DVD或D-VHS、VCD等多媒体应用。MPEG2并非对MPEG2编码器进行标准化，而是为经过MPEG2编码的比特流提供了一种标准化格式，亦即它只规范编码后的标准格式，不规范MPEG2编码器内部的规格。另一方面，它也为MPEG2译码器提供了一个标准模式，规范MPEG2译码器的规格。

MPEG2标准的音频部份大致基于MPEG1标准，因此二者兼容性很强。这一点使得现有的MPEG1设备可对MPEG2信号中，兼容于MPEG1的部份信号进行译码；而MPEG2设备也可将MPEG1信号译码，从而实现前向兼容（forward compatible）。

压缩分层

MPEG2和MPEG1音频压缩可分为三层；层数越高，压缩的程度、所需CPU处理能力以及声音质量也相对增加，而传输所需的带宽则相应减少，如(表一)。因此，第一层的压缩率最低、所需CPU处理能力最低、延迟也最少。由于压缩率最低同时声音质量最差，因此它所需的传输带宽最大。而第三层的声音质量最佳，压缩率可达1:10，处理时间也几乎是第一层的三倍。(表一)可清楚说明。

之所以将压缩分为三个层，一部份是基于需要，一部份则是历史原因。

首先，它取决于所压缩的信号将用于哪种应用中。例如，当我们主要希望能再现高质量的声音，其次才关注处理能力／成本，那么应选择第三层。而如果主要考虑的是处理能力和成本，则可选择第一层或第二层。不过，如果选用的不是第三层，则声音在重现时会有所欠缺，因此，用户必须权衡考虑，选择适合于其特殊应用的那一层。

其次，压缩层的概念是逐渐发展而来的。第三层规范比第一、二层定得晚。当第三层规范开始流行时，采用第一、二层规范的设备已十分普及，消费者也非常熟悉了。因此，必须让消费者能自由地选择适合自己应用的那一层规范。这与黑白电视和彩色电视的情况有些类似。彩色电视便可对黑白电视的信号进行译码。

《图一 Photobank Jukebox应用示意图》

MPEG2音频压缩及编码

三层规范的音频压缩及编码过程简述如后：首先，输入的音频信号到达滤波器组，它采用快速傅利叶变换（FFT），将时域采样转换成同样数目的频域采样。输出是一系列带宽相等的子带。心理声学模式过程计算每一子带的信号掩蔽比（SMR），以便决定每一子带可用于编码的信号位数。在信号位或噪音分配过程中，通过滤波器组的输出及SMR信息来决定每个子带可承受的量化噪音。量化噪音越高，这一子带所分配的信号位数就越低。在比特流格式化模块中，子带频率采样与分配给该层的信号位及一些其它信息相结合，形成一个音频讯框，这个讯框包括一个信号头和其它信息段。

MPEG2音频增强功能

与MPEG1相比，MPEG2在以下方面有所改善：

1.半采样率

在MPEG2中，仅需使用MPEG1中一半的采样率便可保持极佳的声音质量。这一点对评论频道、多语频道及多媒体等应用尤其有益，这些频道的频率范围为20Hz到20kHz，但极少使用。

2.多频道扩展

MPEG2支持5个音频信道，共同实现一种“环绕”立体声效果，以便获得更为逼真的立体声。这5个信道分别是左信道（L）、右信道（R）、中央信道（C）、左后环绕信道（Ls）和右后环绕信道（Rs）。这种情况下，在前面布置3个高音音箱，在后面布置2个，因此也可称为3/2立体声。

MPEG2音频编译码芯片

MPEG2音频编码可以单独或与MPEG2视频编码一起在硬件上实现。在后一种情况下需要增加多路再使用器或多路输出选择器，以进行相应的编码或译码；也可以采用一个编译码器来完成两个功能。通常MPEG2音频编码是通过DSP来实现的，这种方案成本更低而且更为灵活。MPEG2音频编译码器芯片电路方块图如(图一)所示。

《图二 MPEG2音频编译码芯片之应用》

许多电子设备厂商生产的MP3播放器中都有这一系统，并带有MPEG2音频第三层译码器。一些MP3播放器可储存约1～2小时的音乐，这种情况下通常储存在记忆棒或闪存中。带有硬盘的播放器则可储存更多信息。

如果要同时实现MPEG2音频和视频编码，则两种数据流的多路再使用是一个关键问题。可以在同一块芯片上进行音频和视频信号编码，也可以采用另一块芯片。这一过程是由ITU 13818-3标准控制，可选择使用程序流（program stream）或传输流（transport stream）。在多路再使用的情况下，MPEG2音频和视频信号共享带宽。除了音频和视频信号外，数据流中还携带了有关两种信号的合成信息。这种情况下，总比特率（也称为系统比特率）是音频和视频信号比特率以及数据头和字节填充的总和。

显然，视频部份占用了大部份带宽，当系统比特率高时，音频信号的比特率比视频信号或多路再使用数据流的比特率低。这种情况下，由于带宽十分丰富，因此用户可对音频流的各种参数进行设置以获得最佳的声音质量。但是，如果比特率较低，情况就不一样了。如果音频部份稍稍浪费一些带宽，视频部份的带宽便会不够用。最后解析出来的视频质量便会严重受损。在这种情况下应小心设置MPEG2音频参数。如将“音频PES调节”关闭，音频比特率也应该降低到192kbps或甚至128kbps。这些设置对改善MPEG2信息流解析质量十分有效。

结语

由于多媒体应用方兴未艾，整合音频和视频的MPEG2技术虽然有一段历史，但是它仍然是各种多媒体应用系统的主角，短期内，无任何新技术可取代它。国内有许多业者（大多集中在中和市远雄工业区和新竹市科学园区）长期耕耘影音应用领域，但是，能真正掌握MEPG2技术者寥寥无几，主要是因为MEPG2芯片技术长期被国外大厂把持，要突破的门坎很高之故。

最近有一种号称「五合一」能同时储存数字相机、MP3、手机、PDA、摄录像机的音频、视频信息之新产品，称作Photobank Jukebox，如(图二)，它的储存量是20GB。此产品的市场需求量非常大，虽然有一定的技术门坎，但是值得国内业者努力开发。