高级音频编码
定义
高级音频编码是一种面向听觉感知的有损音频压缩编码算法，其规范以 MPEG-2 第 7 部分与 MPEG-4 第 3 部分的形式发布，标准编号分别为 ISO/IEC 13818-7 和 ISO/IEC 14496-3[3][4]。技术上常把 MPEG-2 时代的版本称为 MPEG-2 AAC，把加入感知噪声替代等工具后的版本称为 MPEG-4 AAC，两者统属同一个编码家族[5]。
按照 MPEG 官方的说明，高级音频编码是一种多声道感知音频编码器，对音乐信号压缩效率较高，在 128 kb/s 的码率下对立体声内容可达到与原版 CD 难以区分的透明质量[5]。
原理
编码过程先把时域波形变换到频域，再进行量化与熵编码。MPEG-2 AAC 采用 1024 点改进离散余弦变换（MDCT）并保留 50% 重叠，遇到瞬态信号则切换到 8 组 128 点的短块，以提高时间分辨率[6]。变换之后，各频点系数被归入尺度因子带，再由心理声学模型估计掩蔽阈值，据此分配量化精度[7]。
按照 MPEG 的总结，高级音频编码的编码增益主要来自三个方面：高分辨率变换带来的冗余去除、依据人耳听觉特性舍弃不可闻成分的无关性去除，以及让量化值的实际熵与码流表示相匹配的熵编码[5]。此外，它还提供中侧（M/S）立体声、强度立体声、耦合声道、时域噪声整形（TNS）以及长时预测等工具，用于处理特定类型的信号[7][6]。
简化后的信号流程如下：
flowchart LR
A[输入时域信号] --> B[增益控制/滤波器组 MDCT]
B --> C[时域噪声整形 TNS]
C --> D[立体声与耦合处理]
D --> E[尺度因子与量化]
E --> F[熵编码]
F --> G[AAC 码流]
H[心理声学模型] --> E
解码器执行相反步骤：解析码流、哈夫曼解码、反量化、重缩放，再经 M/S 与 TNS 处理，最后通过合成滤波器组还原出时域样值[3]。
发展历程
高级音频编码的开发工作于 1994 年正式启动，目标是在不受 MPEG-1 向后兼容约束的前提下，设计一种新的多声道编码器；1997 年形成国际标准，1999 年被纳入 MPEG-4 标准体系[6]。早期参与研发的机构包括 Fraunhofer IIS、杜比实验室、AT&T、索尼与诺基亚等[1]。
MPEG-2 阶段的工作重点是让 5 声道音乐信号在总计 320 kb/s 的码率下达到欧洲广播联盟（EBU）的广播级水准，为此刻意放弃了与 MPEG-1 音频的兼容性[5][3]。MPEG-4 阶段的版本在继承 MPEG-2 AAC 的基础上加入了感知噪声替代（PNS）工具[5]。
此后标准继续扩展，出现了结合频段复制（SBR）的高效高级音频编码（HE-AAC）、再叠加参数立体声（PS）的 HE-AAC v2，以及低延迟用途的 AAC-LD、AAC-ELD 等分支[2]。较新的扩展版本为扩展高效高级音频编码（xHE-AAC），它在 AAC 家族中引入了统一语音与音频编码以及必须执行的响度归一化，定义于 ISO/IEC 23003-3 与 ISO/IEC 23003-4。
应用
在消费电子领域，高级音频编码曾被苹果的 iPod、iPhone 与 iTunes 以及索尼 PlayStation 3 等设备采用为默认格式，也被任天堂 DSi、Wii 与多款 Android 设备支持[1][4]。网络视频平台与视频封装标准中的音频轨道也大量使用这一编码[1]。
在广播与通信领域，AAC 及其扩展版本被数字声音广播、世界数字广播等数字广播标准采用，也进入 DVB-H、ATSC-M/H 等移动电视标准；HE-AAC 作为核心编码器用于卫星与地面数字音频广播以及移动电话音频流[1][5]。在多媒体框架层面，VLC 等播放器通过解码库提供对 AAC、HE-AAC 与 HE-AAC v2 码流的支持。
局限
高级音频编码属于有损压缩，量化会带来不可逆的信息损失，编码质量随码率下降而降低[5]。有资料指出，AAC 相对 MP3 的优势并非在一切条件下都 decisive，在较高码率下两者的差距会缩小；其编码质量也与具体采用的档次和编码器实现有关[4]。
在使用层面，AAC 涉及专利池授权，实现与分发需要考虑许可问题，这一负担是部分开源实现发展受限的原因之一[8][2]。在 MPEG-2 阶段，标准有意舍弃与 MPEG-1 音频的向后兼容，旧式解码器无法直接播放这类码流[5]。此外，不同档次与扩展之间能力差异明显，早期部分解码器并不支持 HD-AAC 或 AAC-ELD 等码流。
参见
参考资料
- [科普中国]-进阶音讯编码 [引用日期2026-10-29]
- Advanced Audio Coding (AAC) [引用日期2026-10-29]
- information-technology-generic-coding-moving-pictures-and-29 [引用日期2026-10-29]
- 進階音訊編碼 [引用日期2026-10-29]
- MPEG Advanced Audio Coding [引用日期2026-10-29]
- MPEG-4 General Audio Coding [引用日期2026-10-29]
- download-documents [引用日期2026-10-29]
- Faac [引用日期2026-10-29]