Разработка методов и алгоритмов повышенной компрессии аудиосигналов, закодированных на основе оптимизированных дельта-преобразований второго порядка

• Автор: Каграманянц, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 172 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР МЕТОДОВ КОДИРОВАНИЯ АУДИОСИГНАЛОВ.

1.1 Общие сведения о кодировании аудиосигналов

1.2 Методы оценки качества кодирования

1.3 Импульснокодовая модуляция.

1.4 Дифференциальная ИКМ

1.5 Дельтапреобразование первого порядка.

1.6 Дельтапреобразование второго порядка.

1.7 Вокодерное кодирование

1.8 Кодирование широкополосных сигналов.

1.9 Методы определения активности звуковых фрагментов.
1. Выводы.
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ КОМПРЕССИИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕКОДИРОВАНИЯ ЧЕТВЕРОК ДЕЛЬТАБИТОВ ДЕЛЬТАПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА
2.1 Теоретическое исследование избыточности исходной дельтапоследовательности
2.2 Разработка методики решения задачи повышения уровня компрессии на V основе перекодирования четверок дельтабитов
2.3 Разработка алгоритмов компрессии на основе перекодирования четверок дельтабитов
2.4 Выводы
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ КОМПРЕССИИ НА ОСНОВЕ КОДИРОВАНИЯ ПОЛУПЕРИОДОВ АУДИОСИГНАЛА.
3.1 Теоретическое исследование свойств и получение качественных характеристик участков дельтапоследовательности, соответствующих полупериодам исходного аудиосигнала.
3.2 Разработка методики решения задачи повышения уровня компрессии на основе кодирования полупериодов аудиосигнала
3.3 Разработка алгоритма кодирования на основе минимальных серий
3.4 Алгоритм кодирования на основе минимальных серий.
3.5 Выводы.
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ И ПРОВЕДЕНИЕ
ЭКСЕРИМЕНТ.АЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
4.1 Методика проведения экспериментальных исследований.
4.2 Проведение экспериментальных исследований с целью сравнения разработанных алгори тмов с базовым алгоритмом дсльтаiфсобразований .
4.3 Проведение экспериментальных исследований с целью сравнения разработанных алгоритмов с кодеком .6
4.4 Проведение экспериментальных исследований с целью сравнения разработанных алгоритмов с кодеком
4.5 Проведение экспериментальных исследований с целью сравнения разработанных алгоритмов с кодеком 1 3.
4.6 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При проектировании телекоммуникационных систем важнейшей характеристикой системы является число пользователей, которые можно одновременно обслуживать при передаче по каналу связи с учетом используемого оборудования. Число одновременных пользователей ограничено пропускной способностью канала и производительностью оборудования. Поэтому разработчик алгоритма компрессии аудио сталкивается с необходимостью поиска оптимального соотношения между обеспечиваемой степенью сжатия (скоростью выходного потока), качеством и вычислительной трудоемкостью алгоритма. Сокращение вычислительной трудоемкости алгоритма кодирования аудио позволяет не только реализовывать кодирование в реальном времени, но сокращать электропотребленис и повышать время работы мобильных устройств от батареи. MIPS - millions instructions per second). Такая оценка является зависимой от процессора, на котором осуществляется работа кодека. Как правило, большинство аудиокодеков реализуют так называемый асимметричный принцип. Суть принципа состоит в том, что вычислительная трудоемкость кодека неравномерно распределена между кодером и декодером (как правило, % вычислительной трудоемкости приходится на кодер и % на декодер []). Таким образом делается упор на снижение трудоемкости декодирования. В дальнейшем, при анализе различных методов и алгоритмов кодирования мы будем обращать внимание на эти характеристики. Методы кодирования аудио можно разделить на 3 большие категории: методы, основанные на кодировании формы сигнала, методы вокодерного кодирования и гибридные методы. Различие характеристик этих методов можно видеть на рисунке 1. Рисунок 1. Характеристики различных методов кодирования аудио Методы, основанные на кодировании формы сигнала, не зависят от типа кодируемого сигнала, благодаря чему они могут использоваться как для кодирования голоса, так и кодирования музыки. Эти методы, в свою очередь, можно подразделить на методы, работающие во временном и частотном просзранст-вах. Комбинированные методы используют приемы, характерные для обоих упомянутых классов аудиокодеров. На рис. Рисунок 1. На вход системы поступают сигналы ? Затем они подвергаются аналого-цифровому преобразованию, в некоторых случаях дополнительному кодированию и передаче по каналу связи или записи на носитель. При восстановлении сигнала последовательность действий обратная. Получаемый при этом искаженный сигнал У(/), в конечном счете, попадает в человеческое ухо в виде колебаний звукового давления у барабанной перепонки. Таким образом, окончательную оценку качества обработки сигнала может сделать только человек или группа людей - экспертов. Это объясняется также и тем, что характеристика звуковых образов, получаемых слушателем, весьма разнообразна. Он различает звуки по громкости, высоте, объему, яркости, насыщенности, наконец, по эстетическому впечатлению. Отсутствие заметной на слух разницы между {/(/) и У(/), которое иногда называют "прозрачностью" системы, является общепринятым критерием качества. При этом градации качества характеризуются степенью прозрачности системы. В каждой конкретной системе есть определенный механизм возникновения искажений, т. У( /). Сигналы ? Свидетельством высокого класса системы является малая заметность искажений именно на критических фрагментах. Процедура оценки качества цифровой системы, основанная на тщательном отборе критических программ и прослушивании группой специалистов - обычно, музыкантов - весьма сложная и дорогостоящая. Поэтому в условиях производства и эксплуатации цифровых систем звуковой обработки пользуются физическими критериями качества, в том числе, например, такими простыми, как отношение мощности сигнала к мощности искажений. Отдельной задачей является оценка качества обработки речевых сообщений. Разборчивость отображает выполнение системой передачи своей основной функции - обеспечения понятности передаваемого сообщения. Громкость определяет желательный уровень принимаемых сигналов, при котором разборчивость речи достигалась бы без напряжения слухового аппарата. Натуральность оценивает способность системы воспроизводить не только смысл передаваемой речи, но и ее тембр, индивидуальные особенности голосов различных говорящих и т.