Методы и алгоритмы векторно-разностного кодирования цифровых аудиосигналов

• Автор: Раххал Махмуд
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение

Раздел 1. Анализ существующих методов компрессии звуковых

сигналов.
Раздел 2. Математические модели и алгоритмы в схемах векторноразностного кодирование звуковых сигналов.

2.1 Векторноразностное кодирование с двухуровневым квантованием.

2.2 ВРкодированис с многоуровневым квантованием.

2.3 Математические модели многоканального линейного предсказания

в схемах ВРкодирования

2.4 Быстрые алгоритмы решения систем линейных уравнений при кодировании звуковых сигналов с многоканальным линейным предсказанием
С Раздел 3. Быстрые алгоритмы вычисления автокорреляционных функций
звуковых.
3.1 Быстрые алгоритмы АКФ на основе циклических матриц.
3.2 Алгоритмы вычисления АКФ на основе моделей спектральной плотностимощности через БПХ
3.3 Алгоритмы вычисления АКФ через функции среднего значения разности.
3.4 Прямые алгоритмы вычисления АКФ с сокращенным количеством умножений
3.5 Быстрые алгоритмы вычисления АКФ на основе полиномиальных моделей.
Раздел 4. Быстрая классификация звуковых сигналов при
ВРкодировании.
4.1. Классификация звуковых сигналов на основе функций кратковременной энергии и функций кратковременного среднего значения сигнала.
4.2. Определения величины периода звуковых сигналов через
ЛКФ и ФСР.
Раздел 5. Практические применения ВР методов кодирования
аудиосигналов.
Заключение
Список литературы


В этом случае гарантируется качество речи аналогового телефонного сигнала, но из-за ограниченности общей ширины полосы канала, необходимо снижать скорость цифрового потока. Для этого используются алгоритмы сжатия речевых сигналов, основанные на математических моделях цифровых фильтров, квантизаторов, предсказателей и др. Сжатие ИКМ-сигнала заключается в нахождении более эффективного способа его передачи по каналу связи - уменьшении скорости цифрового потока при сохранении заданного качества восстановленного на приемной стороне речевого сигнала. Сложность кодирования звуковых сигналов зависит от сложности реализуемых алгоритмов сжатия и от ограничений, накладываемых на скоростные характеристики. Достижения в технологиях DSP позволяют реализовать сложные алгоритмы компрессии речевых сигналов, в том числе в однокристальных микросхемах [,]. Чаще всего критериями качества кодирующих устройств выступает стоимость, потребляемая мощность и конструктивные размеры. Временные задержки в кодере и декодере также зависят от сложности реализуемых алгоритмов сжатия звуковых сигналов. В широковещательных аудио и видео приложениях временные задержки не имеют большого значения, но при работе по телефонному каналу общая задержка ограничена величиной 0-0 мс. В реальных цифровых каналах задержки составляют от 5 мке в линиях ИКМ на Кбит/с, и до 0 мс в некоторых узкополосных системах. CELP-алгоритмы) [,,]. В работах [,] был предложен метод векторно-разностного кодирования речевых сигналов, математическими моделями которого служат векторно-разностные уравнения. Согласно работам [,,] экспериментальные исследования, проведенные по помехоустойчивости, по коэффициенту сжатия и качеству воспроизведенной речи к лучшим относятся алгоритмы с адаптивным предсказанием и алгоритмы с векторным квантованием (СЕЬР). Методы ВР-кодирования можно рассматривать как один из способов обобщения алгоритмов с адаптивным предсказанием и СЕЬР-алгоритмов. Предметом исследований в диссертационной работе являются методы векторно-разностного кодирования звуковых сигналов с многоканальным линейным предсказанием, быстрые алгоритмы вычисления автокорреляционных функций, сверток и решения систем линейных уравнений, заданных через тсплицеву автокорреляционную матрицу. Целью исследования является разработка методов и алгоритмов векторноразностного кодирования на основе моделей линейных многоканальных систем и быстрых алгоритмов построения автокорреляционных матриц и решения заданных через них систем линейных уравнений. ВР-кодирования. Научная новизна. Предложены быстрые алгоритмы построения автокорреляционных матриц на основе функций средних значений разностей, у которых количество арифметических операций значительно меньше других быстрых алгоритмов. Предложены быстрые алгоритмы определения величины периода основного тона речевых сигналов на основе функций среднего значения разностей. Предложенные быстрые алгоритмы вычисления АКФ и классификации позволят создавать новые алгоритмы ВР-кодирования и повысить быстродействие известных алгоритмов сжатия аудиосигналов с линейным предсказанием. Практическая ценность результатов исследований заключается в том, что математические модели и алгоритмы с помощью программных моделей апробированы на реальных аудиосигналах с различными параметрами. Методы и быстрые алгоритмы ВР-кодирования с многоканальным линейным предсказанием. Математические модели алгоритмов для вычисления автокорреляционных функций через быстрое преобразование Фурье, Хартли и функции среднего значения разности. Математические и программные модели для быстрой классификации типов и определения параметров звуковых сигналов. Апробация работы. По результатам диссертационной работы опубликована одна статья в сборнике трудов СПбГПУ и два доклада в сборнике трудов Всероссийской конференции. Внедрение результатов. Комплекс программ моделирования ВР-методов сжатия аудиосигналов (СПБГПУ). Информационно-справочная система с речевым сопровождением (Туристическая фирма). Компьютерная обучающая система с речевым сопровождением (СПБГПУ, СПБГЭТУ).