Kodery audio operujące w dziedzinie częstotliwości

Prezentacja na temat: "Kodery audio operujące w dziedzinie częstotliwości"— Zapis prezentacji:

1 Kodery audio operujące w dziedzinie częstotliwości
G.722.1 ATRAC (MiniDisc) MPEG1 (warstwa 1, 2, 3=MP3) MPEG2 (AAC, DVD Audio) MPEG4 (AAC) Dolby Digital (AC-3) PTMT

2 Koder transformaty G.722.1 Y = W X Częstotliwość próbkowania 16 kHz
Pasmo sygnału akustycznego 7 kHz Transformata MLT (MDCT) Y = W X 320 640 14 podpasm po 20 próbek transformaty (szerokość podpasma = 0.5 kHz) - podpasm kHz i kHz nie koduje się Przepływności 24 i 32 kbit/s PTMT

3 W każdym podpasmie oblicza się obwiednię widma amplitudy
PTMT

4 « Kategorie» rozdziału bitów
Każdemu podpasmu przydzielana jest jedna z 8 „kategorii” rozdziału bitów Istnieje tylko 16 dopuszczonych normą sposobów „kategoryzacji”, czyli rozdzielania kategorii między 14 podpasm. PTMT

5 Kwantowanie wektorowe w obrębie podpasma
Każde podpasmo dzieli się na vpr wektorów o wymiarze vd (vpr · vd = 20). Słownik kwantyzatora wektorowego liczy u wektorów. PTMT

6 Kwantowanie wektorowe w obrębie podpasma
Parametry vd, vpr, u – dla każdej kategorii rozdziało bitów Transmituje się: obwiednię amplitudy w 14 podpasmach Schemat kodowania (kategoryzacja) Numery wektorów słownika (kod Huffmana) PTMT

7 ATRAC Adaptive Transform Acoustic Coding
MiniDisc - 1/5 pojemności standardowego CD - 74 min dźwięku ATRAC pasmo 22 kHz (częstotliwość próbkowania 44.1 kHz) stopień kompresji: 5 wykorzystanie maskowania szumu kwantyzacji w dziedzinie częstotliwości i w dziedzinie czasu PTMT

8 Ogólny schemat kodera ATRAC
Spectral Quantization PTMT

9 Przejście na ska lę częstotliwości
QMF – quadratic mirror filters: podział pasma na 2 części i 2 – krotne obniżenie częstotliwości próbkowania PTMT

10 Przejście na ska lę częstotliwości
MDCT – zmodyfikowana dyskretna transformata cosinusoidalna Wielkość transformowanego bloku próbek wynosi: 11.6 ms (long mode) 1.45 ms (dla pasma kHz) i 2.9 ms w pozostałych 2 podpasmach (short mode) PTMT

11 Long mode (sygnały quasi-stacjonarne, np skrzypce)
pre-echo PTMT

12 Short mode (sygnały niestacjonarne, np perkusja)
pre-echo PTMT

13 Rozdzielczość czasowo – częstotliwościowa kodera ATRAC
PTMT

14 MPEG1 – warstwa 1 i 2 PTMT

15 MPEG1- ramka 32 kanały od f=0 do f=fs/2
32 kwantyzatory z adaptacją „w przód” dynamiczny rozdział bitów pomiędzy kwantyzatory wykorzystanie maskowania w dziedzinie częstotliwości przy rozdzielaniu bitów PTMT

16 MPEG1 warstwa 3 (MP3) PTMT

17 MPEG2 1. Kompatybilny z MPEG1
warianty: mono, stereo, 3-, 4- ,5- kanałowy 5-kanałowy efekt surround stereo przy 640 kbit/s 2. Niekompatybilny (MPEG2 Advanced Audio Coder - AAC) 5- kanałowy surround stereo przy 320 kbit/s B. dobra jakość stereo przy 128 kbit/s AAC 96 kbit/s oferuje jakość sygnału stereo porównywalną z MPEG1 warstwa 2 o przeplywności 192 kbit/s i MP3 128 kbit/s Obsługuje niskie przepływności, np. 16 kbit/s PTMT

18 Cechy kodera MPEG2 AAC W porównaniu z MP3 koder AAC posiada
Lepszą rozdzielczość w dziedzinie częstotliwości (okno MDCT zwiększono z 1152 do 2048 próbek) Lepszy algorytm kształtowania szumu kwantyzacji (TNS – temporal noise shaping) Algorytmy predykcji sygnału audio PTMT

19 Kodery MPEG4 - Audio Kodery MPEG4 operujące w dziedzinie częstotliwości: AAC AAC Low delay AAC – BSAC (bit-sliced arithmetic coding) Inne kodery MPEG4: koder parametryczny HILN (Harmonic plus Individual Lines plus Noise) SA – Structured Audio PTMT

20 Dolby Digital (AC-3) 5 kanałów (20-20000Hz) i kanał dolnopasmowy
(LFE – low frequency effects) częstotliwości próbkowania 32, 44.1, 48 kHz przepływności binarne 32 – 640 kbit/s PTMT

21 Dla porównania: Super Audio CD (SACD)
To nie jest koder operujący w dziedzinie częstotliwości! Format: Direct Stream Digital (DSD) – 1 bit/próbkę Koder delta – sigma (predyktor xnp=xn-1) Częstotliwość próbkowania do Hz (64x44100) zastosowanie: 2-warstwowy CD PTMT