Повышение эффективности сжатия цифровой аудиоинформации с учетом свойств слухового анализатора человека

• Автор: Стефанов, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ДИСКРЕТНЫХ ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ НА СООТВЕТСТВИЕ СИСТЕМЕ СЛУХА ЧЕЛОВЕКА
1.1 Состояние вопроса и постановка задачи
1.2. Требования к ДОП в высококачественных системах компрессии цифровой аудиоинформации
1.3. Негармонические дискретные ортогональные преобразования
1.4. Гармонические ортогональные преобразования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОПУСТИМОЙ СТЕПЕНИ ОКРУГЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ ДИСКРЕТНЫХ ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
2.1. Состояние вопроса и постановка задачи
2.2. Анализ параметров минимально ощущаемой на слух прямоугольной амплитудной модуляции полосного шума
2.3. Метод оценки вероятности маскировки полосных шумов
2.4. Численные характеристики допустимой степени округления
коэффициентов ДОП
Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖАТИЯ ЦИФРОВОЙ АУДИОИНФОРМАЦИИ С ПРОРЕЖИВАНИЕМ СПЕКТРА
3.1. Состояние вопроса и постановка задачи
3.2. Алгоритм прореживания спектра звуковых сигналов
3.3. Метод оценки вероятности маскировки тональных компонент спектра
3.4. Численные характеристики психоакустического анализа с
прореживанием спектра
Выводы по главе
4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПРЕССИИ ЦИФРОВОЙ АУДИОИНФОРМАЦИИ
4.1. Состояние вопроса и постановка задачи
4.2. Организация процессов моделирования и экспертной оценки качества звучания
4.3. Распределение допустимой степени округления и особенности восприятия слухом сжатого спектра
4.4. Модификация алгоритма с поблочно плавающей запятой
4.5. Анализ эффективности алгоритма с поблочно плавающей запятой

Вывода! по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ДОП — дискретное ортогональное преобразование ДСО - допустимая степень округления ЗС - звуковые сигналы КМ - кривая маскировки
Ai, A(f) - значение абсолютного порога слышимости на частоте f в дБ ат - коэффициент маскировки частотной группы в дБ Bi, B(f!) - значение болевого порога слышимости на частоте f в дБ Сх(к) - к-й коэффициент дискретного косинусного преобразования D - динамический диапазон в дБ
Fa - частота дискретизации исходного звукового сигнала Fx(k) - /с-й коэффициент дискретного преобразования Фурье fo - относительная частота |Я(гсй)|„ - нормированная АЧХ
Кх(к) - /с-й коэффициент некоторого дискретного ортогонального преобразования
т - коэффициент минимально ощущаемой на слух амплитудной модуляции полосного шума N— длина выборки цифрового сигнала
Fk - вероятность отсутствия маскировки к-го коэффициента дискретного ортогонального преобразования glк~ число двоичных разрядов, необходимых и достаточных для кодирования модуля £-го коэффициента дискретного ортогонального преобразования
q 1 ф - число двоичных разрядов, необходимых и достаточных для кодирования фазы коэффициента дискретного ортогонального преобразования
R2 - коэффициент детерминации экспериментальных и расчетных зави-

коррелированными. Действительно, во-первых, отсутствует непосредственная взаимосвязь между Дг(&), что с учетом заметной разницы между амплитудами боковых и первого лепестков АЧХ позволяет считать шумы практически не когерентными. Во-вторых, корреляцию, обусловленную боковыми лепестками АЧХ, можно считать незначительной в силу слабого затухания их амплитуды и равновероятности знаков соответствующих спектральных компонент сигнала. В-третьих, полосу пропускания фильтра принято принимать по уровню 0,707-|ЛД/юа)|н первого лепестка АЧХ [118]. В данном случае эта величина определяет полосу шириной 0,44 от частотного расстояния между смежными Д,(£). То есть полосы пропускания смежных фильтров не пересекаются.
Остается добавить, что ДПФ обладает и быстрыми вычислительными алгоритмами [120 - 128], требующими не более 0,5-ЛЧо§2А арифметических операций. Таким образом, ДПФ хорошо согласуется со сформулированными выше требованиями к ДОП.
ДПХ вещественной последовательности {х(л)}'0' определяется как [129]
где Н,(к) - к-й коэффициент преобразования, а саэ(х) = соз(х) + этфс) - вещественное ядро преобразования.
Из свойства ортогональности

(1.28)

получается обратное ДПХ [129]:

(1.29)