5.10. Устройство кодирования звука

Кодирование звука заключается в расщеплении звуковой полосы на 32 под­диапазона равной ширины (рис. 5.28). Частоты звукового сигнала, попада­ющие внутрь каждого поддиапазона, подвергаются дискретизации и преоб­разуются в многобитовый код. Возможны три частоты выборки: 32, 44,1 и 48 кГц. Информация о принятой частоте выборки включается в управляю­щую часть звукового пакета. Сжатие звуковой информации осуществляется с помощью специальных алгоритмов, которые удаляют часть звуковых дан­ных, не снижая качества звука; эта операция называется маскированием. При маскировании используются две особенности слуха человека: 1) слабый звук становится неслышимым из-за громкого звука на близкой частоте; 2) слабые высокие частоты маскируются более громкими низкими частотами. Кроме того, человеческий слух имеет конечную разрешающую способность по час­тоте, вследствие чего звуки в некотором диапазоне частот воспринимаются как одинаковые.

Рис. 5.28. Принципиальная схема кодирования звука

Звуковое маскирование выполняется с помощью преобра­зования Фурье. Звуковые сигналы поступают на процессор быстрого преоб­разования Фурье (БПФ), который раскладывает звуковой спектр по частот­ным коэффициентам, используемым для определения уровней квантования различных поддиапазонов. Квантованные поддиапазоны вместе с необходи­мой информацией управления и обнаружения ошибок поступают на мульти­плексор для формирования звукового пакета MPEG-2, показанного на рис. 5.29. Отсчетам в поддиапазонах предшествуют заголовок, циклический избыточный код (ЦИК), данные о размещении битов и масштабировании. Заголовок несет информацию о синхронизации и системе; биты ЦИК ис­пользуются для коррекции ошибок; данные о размещении битов определяют разрешающую способность выборки, а биты масштабирования несут инфор­мацию о масштабных коэффициентах. Вспомогательные данные относятся к центральному и окружающему звуку Долби. Кодирование по стандарту MPEG-2 обеспечивает двухканальное стереозвучание, а также до пяти кана­лов видеовещания с битовой скоростью 64—256 кбит/с.

Рис. 5.29. Пакет звуковых данных

5.11. Пакет служебных данных

Пакет служебных данных является третьей составляющей элементарного программного потока (PES — programme elementary stream) цифрового теле­видения. Он содержит служебные и программные данные. Называемый так­же частным пакетом данных, он содержит среди других управляющих дан­ных специфическую информацию о программе, необходимую для иденти­фикации канала и выбора соответствующих видео- и звуковых пакетов из числа других мультиплексированных программ.

5.12. Структура элементарного программного потока

Элементарный программный поток (рис. 5.30) содержит заголовок и пакет видео-, звуковых или служебных данных. Длина пакета данных обычно равна 2 КБ (2048 байтов), но может достигать и 64 КБ. Заголовок содержит инфор­мацию, необходимую для идентификации и определения пакета, включая

• стартовый код (24 бита), в частности, 000001 (шестнадцатиричный);

• идентификационный код PES (8 битов), например, видео-, звукового или частного пакета;

• код длины пакета (16 битов);

• код управления скремблированием (2 бита).

Рис. 5.30. Пакет данных PES

Заголовок может содержать метку времени представления, которая сооб­щает информацию о времени, когда кадр должен быть отображен, звуковой фрагмент – услышан или титр – вставлен. Эти временные метки важны для синхронизации звуковых и видеоданных.