Составители:
12
При компрессировании с использованием психоакустической модели квантуются
только сигналы, уровень которых в полосах превышает порог слышимости, определяе-
мый как абсолютным порогом, так и порогом слышимости, связанным с частотной и
временной маскировкой.
В формате MP3 число используемых уровней квантования разное для различных
диапазонов частот (табл.2). В диапазоне от 0 до 2250 Гц используется квантование с чис-
лом уровней от 3 до 32767 с выборками от 2 до 15 бит. Выше 2250 Гц число уровней по-
нижается, и в верхнем участке звукового диапазона от 16500 до 19500 Гц оно равно 3 или
5. На частотах выше 19500 Гц квантование вообще не производится.
Необходимость использования на низких частотах квантования с большим числом
уровней, связано с тем, что в формате MP3 на этих частотах абсолютный порог слыши-
мости не вычисляется из-за низкой разрешающей способности БПФ. В диапазоне
2250…7500 Гц наиболее сильно проявляется эффект частотной маскировки, поэтому ди-
дина- нами
ми- чес-
кий диа-
па- зон
слы- ши-
мых сигна
на- лов
понижается и требуется меньшее число уровней квантования. Выше частоты 7500 Гц
достаточно резко поднимается абсолютный порог слышимости, динамический диапазон
слышимых сигналов быстро уменьшается до 10…20 дБ, поэтому вполне достаточно 3
или 5 уровней квантования.
В формате MP3 предусмотрена возможность компрессирования звука без ис-
пользования эффекта порога слышимости, в этом случае во всем звуковом диапазоне
число уровней квантования равно 65535 (16 разрядное кодирование). При этом ком-
прессирование осуществляется только благодаря субполосному кодированию, оптимиза-
ции квантования и упаковки цифровых данных
7. Код Хаффмана
Использование кода Хаффмана возможно только при условии, что известны ве-
роятности входных символов ( кодовых значений выборок). Поэтому перед началом коди-
рования рассчитывается гистограммы распределения вероятностей блока данных, со-
стоящего из 36 выборок 16-ти разрядного кода. По этим данным определяются
max
()Ui
и
min
()Ui
, используемые для расчета шага квантования по формуле (1). Эти гистограммы
очень сильно зависят от жанра музыки.
При реквантовании число разрядов в выборках изменяется, что проявляется в гисто-
грамме. На рис.8 для иллюстрации приведены гистограммы для нескольких музыкаль-
ных жанров, построенные по результатам квантования. На основе гистограммы составля-
ется таблица входных данных кода Хаффмана с указанием их относительной вероятности.
Табл. 2. Изменение числа уровней квантования
Номер субполос
Диапазон, Гц
Число уровней квантования
Число бит
0…2
0…2250
3…32767 (65355)
2…15
3…10
2250…7500
3…8191 (65355)
2…13
11…22
7500…16500
3…31 (65355)
2…5
23…26
16500…19500
3,5 (65355)
2…2,5
27…31
19500…24000
0
