Статистическое компрессирование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 32 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

32
ции среднеквадратической ошибки интерполяции (MMSE-minimum mean squared error). В
приведенной схеме для одно-битового цифрового потока используется FIR фильтр.
Сигнал
z
с выхода этого фильтра является многобитовым словом, поэтому на вычитатель
он подается через реквантователь Q(z), формирующий однобитовый поток данных.
Выходной сигнал фильтра является функцией предшествующих бит
1
( ) ( )
L
i
i
z n h b n i
, (23)
где
i
h
коэффициенты FIR фильтра,
n
номер выборки,
i
задержка,
L
длина фильт-
ра. Назначение фильтра – предсказать следующий бит
b
. Ошибка предсказания в момент
n
( ) ( ) ( )n z n b n
. (24)
Квадратичное значение этой ошибки
.
Условие минимизации ошибки записывается в виде равенства
2
2
1 1 1
( ) ( ) ( )
M M L
i
n n i
n h b n i b n
,
где
M
число бит в блоке. Это уравнение в процессе кодирования решается относительно
всех коэффициентов
i
h
для каждого блока данных.
В общем случае FIR фильтр должен быть минимально фазовым ( все его нули нахо-
дятся внутри единичной окружности в Z- плоскости). Для достижения оптимального ба-
ланса между точностью предсказания и числом бит, необходимым для описания фильт-
ра, коэффициенты фильтра предсказания квантуются 9-разрядными двоичным кодом с
плавающей запятой. В кодере и декодере используется идентичные фильтры, поэтому
фильтр плеера является наиболее дорогим элементом, и поэтому важно, чтобы этот
фильтр стоил как можно дешевле.
При 1-битовых сигналах реализации FIR фильтра является совершенно прямолиней-
ной. В связи с тем, что величина
b
определяет только знак коэффициента фильтра
h
вы-
полнение операции по формуле (23) сводится к суммированию. Предсказанное фильтром
значение
z
является многобитовым, оно преобразуется в однобитовый поток в рекванто-
вателе
()Qz
, который выполняет операцию усечения ( младшие разряды обрасываютя),
поэтому
1, ( ) 0
()
0, ( ) 0
if z n
qn
if z n
,
Сигнал ошибки предсказания
e
формиру-
ется при выполнении операции исключитель-
ного –ИЛИ с сигналами
b
и
q
0, ( ) ( )
()
1, ( ) ( )
if b n q n
en
if z n q n
.
Задачей фильтра предсказателя является
создание в кодовом потоке сигнала
e
как
можно больше 0, что и это позволяет снизить
скорость цифрового потока. Например, поток
из 1000 нулей и 1 одной единицы может быть
передан указанием только позиции 1. Это позволяет передать 1000 бит 10-разрядным
словом (позиция единицы). При этом коэффициент сжатия равен 100.
Для обеспечения возможности реконструкции исходного цифрового потока бит, ко-
эффициенты фильтра предсказания для каждого блока передаются на запись в закодиро-
ванном виде. В декодере (рис.26 ) восстанавливается исходный цифровой поток с ис-
пользованием переданных бит ошибки предсказания
e
и сигнала с выхода фильтра
Рис.26. Схема декодера DST
b
e
z
p
t
b(знак)
h
q
d
Арифметический
декодер
таблица
вероятностей
фильтр
предсказания
01
11
Q(z)
XOR

Страницы