Разработка новых методов и алгоритмов компьютерной обработки данных при сжатии-восстановлении музыкальных файлов в информационно-телекоммуникационных системах

• Автор: Чижов, Илья Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Хранение и передача музыкальных файлов в информационно

телекоммуникационных системах

1.1 Создание музыкальных файлов

1.2 Хранение и передача музыкальных файлов.

1.3 Основные подходы к сжатию музыкальных файлов.

1.4 Задачи исследования

Глава 2. Субполосное кодирование музыкальных сигналов

2.1 Основные элементы психоакустической модели восприятия звука

2.2 Субполосное преобразование музыкальных сигналов с помощью цифровых фильтров.

2.3 Разработка новой обратимой процедуры субполосного преобразования музыкальных сигналов
2.4 Вычислительные эксперименты
2.5 Основные результаты и выводы главы.
Глава 3. Квантование данных по уровню при сжатии музыкальных файлов
3.1 Методы квантования по уровню.
3.2 Квантование по уровню при субполосном кодировании
3.3 Разработка метода субоптимального адаптивного квантования по уровню
3.4 Основные результаты и выводы главы.
Глава 4. Разработка новой процедуры обработки данных при сжатиивосстановлении музыкальных файлов.
4.1 Выбор основных параметров и методов обработки данных .
4.2 Разработка процедуры сжатия.
4.3 Программноалгоритмическая поддержка обработки данных.
4.4 Вычислительные эксперименты.
4.5 Основные результаты и выводы главы
Заключение
Литература


В качестве исходных сигналов, были выбраны различные музыкальные композиции (около 0 файлов), отобранные из возможных вариантов по методу квотируемой выборки. Результаты данных экспериментов показывают, что при сжатии всех рассмотренных файлов, на любых битрейтах степень сжатия предлагаемого алгоритма в 1,3-1,5 раза выше, чем у формата МРЗ при равной погрешности представления исходных данных. Стоит отметить, что в стандарте МРЗ вся служебная информация (номер квантователя, количество кодируемых полос, номер таблицы Хаффмана и т. Предложенный в работе прототип программной поддержки новой информационной технологии сжатия-восстановления музыкальных файлов нуждается в доработке до коммерческой версии. Одним из основных направлений доработки является создание таблиц служебной информации, как это сделано в стандарте МРЗ. Таким образом, существует путь для повышения степени сжатия достигаемой данной информационной технологией. Научно-практическая значимость работы. В новой обратимой процедуре субполосного представления сигналов, которая является оптимальной в смысле минимума евклидовой нормы погрешности аппроксимации отрезков исходного спектра в заданных частотных полосах. В новом методе субоптимального квантования по уровню, который позволяет минимизировать количество уровней квантования при заданной относительной погрешности представления исходных данных при помощи квантованных значений. В разработке и исследовании алгоритмов обработки звуковых файлов в задаче их сжатия-восстановления без использования эвристических психоакустических моделей, с применением энтропийного арифметического кодирования. Практическая значимость диссертационной работы заключается в создании более эффективных методов частотного разделения сигналов и квантования их по уровню, а так же в создании программной поддержки информационной технологии сжатия-восстановления звуковых файлов при передаче их по каналам связи, применение которой позволяет получить степень сжатия в 1,3-1,5 раза выше, чем наиболее часто используемые в настоящее время форматы (МРЗ, OGG, WMA), при той же погрешности воспроизведения исходных данных. Обратимая оптимальная процедура субполосного представления отрезков сигналов. Алгоритм адаптивного квантования числовых данных в режиме пакетной обработки, который позволяет минимизировать количество уровней квантования при гарантированной относительной погрешности представления исходных данных с помощью квантованных значений. Информационная технология сжатия-восстановления музыкальных файлов без использования эвристических психоакустических моделей, с применением энтропийного арифметического кодирования квантованных по уровню результатов дискретного косинус-преобразования. Программно-алгоритмическая реализация разработанной информационной технологии сжатия-восстановления музыкальных файлов. Достоверность полученных результатов обусловлена корректностью математических выкладок, согласованностью основных теоретических результатов с известными положениями теории цифровой обработки сигналов и результатами достаточно обширных вычислительных экспериментов по тестированию созданных алгоритмов, которые подтверждают непротиворечивость основных теоретических результатов и выводов. Все разделы диссертационной работы выполнены лично автором. Выводы и рекомендации по результатам сформулированы самостоятельно. Разработка вариационных принципов построения методов оптимального частотного разделения и адаптивного квантования сигналов по уровню принадлежит научному руководителю Жилякову Е. Г., который принимал так же участие в обобщениях и интерпретации полученных результатов. III Международная научно-техническая конференция "Проблемы информатики и моделирования", г. Харьков, г. Международный молодежный форум "Радиоэлектроника и молодежь в веке" г. Харьков, г. Курск, г. IV Международная научно-техническая конференция "Проблемы информатики и моделирования", г. Харьков, г. Научно-технический семинар "Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания ", г. Самара, г. Эра компьютеров", проводившейся в выставочном зале ВЦ "Белэксиоцентр", г. Белгород, г.