14010

Компрессия аудиоданных Сжатие информации без потерь (Lossless)

Лекция

Музыка

Компрессия аудиоданных Сжатие информации без потерь Lossless Алгоритмы выискивающие повторяющиеся последовательности в двоичных данных и заменяющих эти последовательности кодами Методы ЛемпелаЗиваУэлча LZW встречавшаяся ранее последовательность заменяется сс...

Русский

2013-05-20

98 KB

4 чел.

Компрессия аудиоданных

Сжатие информации без потерь (Lossless)

Алгоритмы, выискивающие повторяющиеся последовательности в двоичных данных и заменяющих эти последовательности кодами

Методы Лемпела-Зива-Уэлча LZW (встречавшаяся ранее последовательность заменяется ссылкой-маркером), дефляция, Берроуза-Уиллера Burroughs-Wheeler основаны на поиске повторяющихся последовательностей байтов.

Методы Хаффмана (1-самое часто встречающееся значение, 01-следующее и т.д.) и арифметическое кодирование основаны на поиске часто встречающихся значений байтов.

Плюсы: точное восстановление исходных данных. Минусы: непредсказуемая степень сжатия, низкая эффективность.

FLAC — см. ниже; APE - Monkey’s Audio (официально под Windows, есть и др.)

Сжатие информации с потерей качества (Lossyless)

Нелинейная ИКМ

Основана на том, что потеря точности для слабых звуков острее, чем для громких. Наиболее распространенный формат, использующий мю-функцию (μ-Law) сжимающий 12-битные отсчеты в 8-битные

Дифференциальная ИКМ (дельта-модуляция)

Основана на том, что соседние отсчеты обычно мало отличаются друг от друга. Если приращение значения превышает диапазон, то промежуточные значения искажаются.

Нелинейная дельта-модуляция.

Код

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

Фибоначчи

-34

-21

-13

-8

-5

-3

-2

-1

0

1

2

3

5

8

13

21

Экспонента

-128

-64

-32

-16

-8

-4

-2

-1

0

1

2

4

8

16

32

64

Адаптивная ДИКМ

Вместо использования заранее заданных приращений используется набор на основе предварительного анализа данных (обычно масштабного коэффициента). Наиболее распространено компрессирование 4:1.

IMA ADPCM (Interactive Multimedia Association) адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция. Алгоритмы: Microsoft для WAVE и Apple для AIFF-C и QuicTime.

Методы компрессии с прогнозированием

Моделирование данных позволяет «предсказать» последующие значения. При использовании одинакового алгоритма моделирования в устройствах кодирования и декодирования можно передавать информацию о величине ошибки. Чем точнее данные моделируются, тем меньше ошибка и объем информации. Минусы: необходимость очень сложного алгоритма снижающего скорость вычислений.

Кодирование в частотных поддиапазонах

Разделение сигнала на частотные поддиапазоны позволяет использовать оптимальные для различных частот алгоритмы. В низкочастотных сигналах преобладают малые приращения, а в высокочастотных – большие. Точность в полосе высокой чувствительности слуха должна быть выше, чем в полосах, где чувствительность слуха ниже. MPEG-аудио, Dolby AC, Sony MiniDisk (ATRAC).

mp3 - формат сжатия с потерей качества

Кодеки mp-3:

  •  Fraunhofer-IIS Формат МР3 был создан исследователями Института Фраунгофера (Германия) в начале прошлого десятилетия. Срок действия патентов на технологию истек в 2010 году, теперь формат MP3 любой производитель сможет бесплатно. Наилучшее качество до 128 кбит/с
  •  Кодеры Xing Technologies – высокая скорость при минимальном качестве.
  •  Кодеры на основе стандарта ISO/IEC 11172-3 (LAME-codec) создают наилучшие по качеству MP3 файлы для битрейтов 128 – 320 кбит/с.

битрейт - величина потока информации. Качество зависит не только от битрейта, но и от кодека.

Constant Bit Rate - постоянный битрейт (битрейт кратен 16)

Average Bit Rate - то есть усредненный битрейт (подгоняет под заданный)

Variable Bit Rate - то есть изменяющийся битрейт или переменный битрейт (максимальное качество)

Mp-3 Pro – наивысшее качество, но плееры, не поддерживающие формат, воспроизводят их без ВЧ.

wma - лицензируемый формат файла с более высокими характеристиками, чем mp3, но нестойкий к ошибкам (последние версии без потери качества)

aac - Advanced Audio Coding — патентованный формат аудиофайла с увеличенным размером «окна» в 2048 пунктов, частотами дискретизации до 96 кГц и до 48 каналов (.aac, .mp4, .m4a, .m4b, .m4p, .m4r)

VQF - Vector Quantization — векторное квантование, Япония (на 30-35 % компактнее MP3при равном качестве за счет загрузки процессора)

ogg - контейнер для различного типа медиа. Открытый бесплатный стандарт. В контейнере Ogg можно хранить звук и видео в различных форматах (таких как MPEG-4, Dirac, MP3 и другие), но обычно Ogg используется со следующими:

  •  Speex — для сжатия речевого сигнала на низких битрейтах (~8—32 кбит/канал);
  •  Vorbis — для сжатия звука на средних и высоких битрейтах (~16—500 кбит/канал).
  •  FLAC — мультиплатформенный кодек сжатия без потерь для обработки звуковых архивов и других аудиоданных высокого качества воспроизведения.

Компрессия речи

Моделирование звуков на основе анализа параметров и пауз позволяет сохранить хорошее качество при сжатии 100:1 и выше. На основе алгоритмов компрессии были разработаны алгоритмы модификации голоса. Speex см. выше.

Опорные точки

При сжатии звука используется накопление информации. Для возможности использования в потоковом аудио необходимо периодически создавать опорные точки.

Прогрессивная компрессия

В условиях переменной полосы пропускания используется прогрессивная компрессия:

  •  Блок данных с максимальной компрессией исходных данных
  •  Блок данных с максимальной компрессией данных об ошибке компрессии
  •  Блок данных об ошибке второго порядка
  •  Блоки данных об ошибках 3 и т.д. порядков.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26483. ГОЛОВНОЙ МОЗГ (ENCEPHALON) – высший отдел ЦНС 40 KB
  С дорсальной поверхности располагается ромбовидная ямка дно Iv мозгового желудочка vixii пара ЧМН С вентральной поверхности 2 пирамидальных пути tractus pyramidalis lateralis et medialis соединяют кору ГМ и СМ Впереди трапециевидное тело corpus trapecioideus тройничный нерв подъязычный XII пара каудально перекрещивающиеся пиромидальные пути функции продолговатого мозга : центр сердечнососудистой деятельности и дыхания центр защитных рефлексов рвота понос слезоотделение чихание кашель центр пищеварительной...
26484. Распорядительная документация. Подготовка и оформление приказов 40.5 KB
  Основанием для издания приказа являются: нормативные документы государственных или муниципальных органов; решения совета директоров общих собраний акционеров; производственная необходимость. Подготовка приказа включает следующее: изучения существа вопроса; сбор необходимых сведений; подготовка проекта приказа; согласование проекта; подписание руководителем. Приказы оформляются на общем бланке предприятия или на бланке приказа. Датой приказа является дата его подписания руководителем.
26485. Справочно-информационная документация. Справка. Виды справок 44 KB
  Справки бывают двух основных видов: справки подтверждающие работу учебу оплату труда место проживания и т. составляемые по запросам граждан; справки по производственным вопросам составляемые по запросу руководства. Справки по запросам граждан работников выдает руководство организации с указанием специальности должности квалификации периода работы и размера заработной платы ст. Справки по запросам граждан работников как правило оформляются на бланках справок формата А5 имеющих адресные данные предприятия и трафаретный...
26486. Современное деловое письмо. Виды и оформление служебного письма 881.5 KB
  Виды и оформление служебного письма.д По содержанию и назначению письма могут быть: инструкционные содержащие указания и разъяснения подведомственным организациям; гарантийные дающие гарантии выполнения какихлибо обязательств оплаты сроков и т.; информационные содержащие полезную для адресата информацию а также просьбы напоминания предложения; рекламные рекламирующие товары и услуги; коммерческие содержащие конкретные предложения по заключению сделок; рекламационные содержащие претензии по качеству товаров или услуг;...
26487. Особенности оформления писем, предаваемых электронной почтой 49 KB
  Особенности оформления писем предаваемых электронной почтой. Напомним вначале что электронным письмом называют документ передаваемый по каналам электронной почты. Адрес в системе электронной почты состоит из имени электронного почтового ящика которое обычно совпадает с регистрационным именем пользователя и домена который описывает место компьютер или локальную систему где этот электронный ящик на ходится. В целом требования к оформлению текста документов посылаемых электронной почтой аналогичны нормам изложенным в главе 3 п.
26488. Основные понятия делопроизводства 51 KB
  Организация работы с документами организация документооборота хранения и использования документов в текущей деятельности учреждения предприятия. Службой документационного обеспечения управления ДОУ называется структурное подразделение на которое возложены делопроизводственные операции регистрация контроль исполнения хранение использование документов и т. Структурными подразделениями службы ДОУ в зависимости от уровня организации и объема документов являются: управление делами; управление делопроизводством; канцелярия; отдел ДОУ;...
26489. Бланки документов и их оформление 49 KB
  Бланк стандартный лист бумаги на котором заранее воспроизводится информация об организации авторе от имени которого издается документ. Для организации ее структурного подразделения должностного лица устанавливают следующие виды бланков документов: общий бланк; бланк письма; бланк конкретного вида документа кроме письма. Реквизиты общего бланка документа: герб для организаций имеющих на это право; эмблема организации при наличии герба не проставляется; наименование вышестоящей организации если она имеется; наименование...
26490. ОТВЕТЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ 10 КЛАССА ПРОФИЛЬНОГО КУРСА «ОФИСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» 34.5 KB
  При адресовании документа должностному лицу инициалы указываются перед фамилией. При адресовании документа физическому лицу указывают фамилию получателя затем почтовый адрес. При подписании документа несколькими должностными лицами их подписи располагают одна под другой в последовательности соответствующей занимаемой должности. При подписании документа несколькими лицами равных должностей их подписи располагают на одном уровне.
26491. Многокритериальные задачи принятия решения 18.13 KB
  Смысл обоих подходов состоит в том что один из критериев оценки альтернатив переводится в ограничение. В ряде случаев можно использовать отношение двух указанных критериев. Третий подход к синтезу критериев стоимости и эффективности приводит к построению паретовского множества. Парето развивая исследования эджварда ввел в экономику понятия оптимальности для случая нескольких критериев.