Компрессирование аудио сигналов в формате MP3. Вологдин Э.И. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

5
тотой дискретизации
s
f
. С помощью набора из цифровых фильтров спектр звукового
сигнала от 0 до частоты Найквиста, разделяется на
n
полос шириной
F
. Неизбежно
возникает перекрытие полос (рис.2.), вызывающее искажения звука. Чем уже полосы,
тем, очевидно, больше будут искажения.
В цифровой реализации часто трудно объяснить и понять достаточно простые вещи,
поэтому предположим, что фильтры аналоговые и на их вход подается аналоговый сиг-
нал, который необходимо преобразовать в цифровую последовательность на выходе ка-
ждого фильтра.
На рис.1 в случае аналоговых фильтров дискретизатор и квантователь в каждой
полосе выполняют функцию аналого-цифрового преобразователя. При цифровой
фильтрации эти блоки осуществляют передискретизацию и переквантование цифрового
потока, при которых уменьшается субполосная частота дискретизации и, часто, число
двоичных разрядов. Квантование может быть равномерным, неравномерным и адаптив-
ным. Для кодирования может использоваться линейная ИКМ, дифференциальная ИКМ
(DPCM), адаптивная дифференциальная ИКМ (ADPCM) или энтропийное кодирование.
Результаты кодирования входного блока данных во всех полосах мультиплексируют-
ся в один выходной блок, с которого передача происходит с частотой дискретизации
s
f
.
В декодере, прежде всего, осуществляется демультиплексирование, при котором восста-
навливаются цифровые данные в отдельных полосах. В схеме на рис.2 блоки S
-1
, Q
-1
и декодеры в каждой полосе выполняют функцию цифроаналогового преобразователя.
Исходный звуковой сигнал формируется на выходе сумматора.
Первый вопрос, как выбирается частота дискретизации в каждой полосе и как это
влияет на скорость выходного цифрового потока. Теория условно разделяет квантование
во временной области и в частотной. В первом случае кодирование и реконструкция зву-
ковых сигналов осуществляются с использованием ФНЧ, а во втором – используются по-
лосовые фильтры. При квантовании во временной области частота дискретизации выби-
рается в соответствии с неравенством Котельникова В.П.
max
2
s
fF
где
max
F
верхняя частота спектра сигнала на выходе фильтра.
Выбор частоты дискретизации при кодировании в частотной области основывается
на том, что (как показано в работах Харкевича А.А.) максимальная частота спектра оги-
бающей звукового сигнала в функции времени
max
F
и ширина полосы пропускания
фильтра
F
связаны неравенством
Из этого неравенства следует, что частота дискретизации в частотной области
si
f
долж-
на, по крайней мере, вдвое превышать полосу фильтрации
2
si i
fF
Так, например, если звуковой диапазон от 0 до частоты Найквиста разбивается на 16
полос шириной по 1500 Гц, то минимальная частота дискретизации звуковых сигналов во
Рис. 2. АЧХ 4-х полосного цифрового фильтра

Страницы