***** Google.Поиск по сайту:


Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

13. Кодирование источника

13.8.1.4. Уровни I, II и III стандарта MPEG

Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization —ISO) и экспертная группа по вопросам движущегося изображения (Motion Picture Experts Group — MPEG) разработали стандарт аудиосжатия для сигнала, синхронизированного с сжатым видеосигналом, известный как MPEG. В этой схеме объединены свойства MUSICAM (Masking pattern adaptive Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing — универсальные интегральные средства кодирования и уплотнения по поддиапазонам с маскировкой и адаптацией к кодограмме) и ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding — адаптивное спектрально-восприимчивое кодирование энтропии). В схеме использованы три уровня (коды) увеличивающейся сложности и улучшающейся субъективной производительности, входные частоты дискретизации равны 32, 44,1 и 48 кГц, а биты на выход подаются со скоростью от 32 до 192 Кбит/с (монофонический канал) или со скоростью от 64 до 384 Кбит/с (стереофонический канал). Стандарт поддерживает режим работы единственного канала, стереорежим, двойственный режим работы канала (для двуязычных аудиопрограмм) и дополнительный совместный стереорежим. В последнем режиме два кодера для левого и правого каналов могут поддерживать друг друга, используя общие статистики с целью снижения скорости передачи бит аудиосигнала, даже большего, чем это возможно при монофонической передаче [26].

Кодер действует в соответствии с моделью реального времени порога спектральной восприимчивости человека. Этот порог представляет собой зависящую от частоты границу или порог, который отмечает уровни звукового давления, ниже которых человеческое ухо не может воспринимать сигналы. Эта кривая, названная порогом остроты слуха, генерируется во время слухового теста. Порог остроты обычно присутствует на уровнях амплитуды как функция спектрального положения и во многом подобен кривой спектра мощности. Этот порог представляет собой изменяющуюся во времени функцию кратковременной спектральной плотности мощности и имеет локальные максимумы в соответствии с тонами высокого уровня и тонообразными сигналами (называемыми тоналами). Повышение порога вследствие наличия сильных тоналов, приводит к локальной маскировке спектральных компонентов ниже нового порогового уровня. Спектральные компоненты сигнала, лежащие ниже порога слышимости, объявляются несущественными и не кодируются в процессе сжатия. Сигналы, превышающие зависящий от частоты порог, кодируются с достаточной точностью, позволяющей удерживать ошибку аппроксимации ниже уровня остроты. Этот процесс завершается делением спектра множеством узкополосных фильтров и присвоением достаточного числа бит для описания каждого выхода фильтра относительно его амплитуды, которая расположена выше порога. Таким образом, сигналу, в определенной полосе составляющему 30 дБ выше порога, будет при квантовании выделено 5 бит. В этом случае шум квантования падает ниже порога, так как отношение шум/сигнал квантования сократилось на 6 дБ на бит. Типичный график порога остроты представлен на рис. 13.38.

Рис. 13.38. Порог остроты и маскировка

Кодер работает следующим образом. Стандартный 16-битовый аудиосигнал РСМ усекается и преобразуется в компоненты спектральной подполосы с помощью группы многофазных фильтров, состоящей из 32 равномерно расположенных полосовых фильтров. Блок фильтра создается с помехами соседнего канала, превосходящими 96 дБ, — уровень, требуемый для подавления искажения восприимчивости, вызванного шумом квантования. Фильтрованные выходные сигналы выбираются с частотой Найквиста для каждой полосы пропускания диапазона частот. В декодере этот процесс обращается. Частота дискретизации каждого многополосного фильтра увеличивается до частоты исходного сигнала источника с помощью интерполирования сигналов подполосы, образованных на выходах полосы пропускания блока синтетических фильтров. На рис. 13.39 представлена блочная диаграмма аудиокодера и декодера уровней I и II стандарта MPEG.

На уровне III стандарта MPEG/ISO (MP3) достигается разрешение более высокой частоты, которое весьма точно соответствует критической разрешающей способности человека. Это усовершенствованное деление достигается посредством дальнейшей обработки 32 подполосных сигналов с помощью перекрывающегося или усеченного 6-точечного или 18-точечного модифицированного дискретного косинус-преобразования (modified discrete cosine transform — MDCT). (Короткое описание ДКП представлено в следующем разделе, посвященном сжатию изображений.) Результирующее число полос частот, которое может

быть разрешено на уровне III, равно 3218, или 576, где каждый фильтр представляет полосу частот в 24 000/576 или 41,67 Гц. Уровень III отличается от уровней I, и II дополнительным введением модифицированного ДКП в блок анализа, кодера Хаффмана на выход квантующего устройства и канала побочной информации.

Рис. 13.39. Блочная диаграмма аудиокодера и декодера, уровни I и II




***** Яндекс.Поиск по сайту:



© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.