MPEG-1
61
|
|
|
Алгоритм сжатия звукоданных кодерами третьего уровня. |
|||
|
|
Кодер Уровня III использует усовершенствованный алгоритм кодирования |
||||
|
|
|
|
с дополнительным ДКП. |
|
|
|
31 |
31 |
575 |
Петля управления шумами квантования |
Кодирование с переменной длиной |
|
|
0 |
0 |
0 |
|
||
|
БПФ |
|
|
|
|
|
|
1024 |
ПАМ |
|
|
|
|
полосныйБФ32- |
точки |
оконнойОбработка функцией |
Модифицированное ДКП |
Петля управления скоростью |
Кодирование дополнительной информации |
Формирование потокацифрового |
|
||||||
В кодер введены два вида блоков ДКП – «длинный» с 18 отсчетами и «короткий» с 6 |
||||||
отсчетами, что позволило устранить основной недостаток кодеров второго уровня – |
||||||
неэффективную обработку быстро изменяющихся переходов и скачков уровня звука. Выбор |
||||||
режима осуществляется адаптивно путем переключения оконных функций в каждой из 32 |
||||||
частотных полос. Длинные блоки обеспечивают лучшее частотное разрешение сигнала со |
||||||
стандартными характеристиками, в то время как короткие блоки улучшают обработку быстрых |
||||||
переходов. В одном кадре могут быть как длинные так и короткие блоки, однако общее число |
||||||
коэффициентов ДКП не изменяется, так как вместо одного длинного передаются три коротких |
||||||
блока. |
|
|
|
|
|
|
MPEG-1
MPEG-1 нормирует для всех трех уровней следующие номиналы скоростей цифрового потока: 32, 48, 56, 64, 96, 112, 192, 256, 384 и 448 кбит/с. Частота дискретизации может составлять 32, 44.1 или 48 кГц. Число уровней квантования входного сигнала от 16 до 24.
Стандартным входным сигналом для кодера MPEG-1 принят цифрой сигнал AES/EBU. Предусматриваются следующие режимы работы звукового кодера:
•одиночный канал (моно);
•двойной канал (стерео или два моноканала);
•joint stereo (сигнал с частичным разделением правого и левого каналов).
Оценка относительной сложности кодера и декодера, коэффициентов компрессии и минимальной временной задержки для различных уровней приведена в таблице:
63
Длительность кадра –
8мс F-48rкГц;
Обрабатываются 384 отс
Упрощенная ПАМ. (частотное маскирование)
Грубое квантование
Передаются 32 кода
распределения бит. Разрядность 4 бита.
Величина кадра –
24мс, F-48rкГц;
Обрабатывается 1152 отс (3х384);
Для ПАМ – спектральные коэф.
512-точ.преоб. Фурье;
Полосы 0 -10- 4-х
разрядный код;
Полосы 11-22 – 3-х разрядный;
Полосы 23-26 – 2 –х
битовый;
Усовершенствованное ДКП: |
|
- длинное – 18 отс, |
|
- короткое – 6 отс; |
|
- Неравномерное квантование |
|
- Масштабирующие множители |
|
соответствуют критически |
|
полосам |
|
- Энтропийное кодирование |
|
квантованных коэффициентов |
|
кодом Хаффмана |
|
- Наличие «резервуара бит» - |
|
запаса. |
|
- Сложный адаптивный |
|
алгоритм распределения бит |
64 |
65
MPEG-2
66
MPEG-2
При кодировании двухканальный сигнал укладывается в структуру ПЭП звука, совместимого с MPEG-1, и может прочитываться соответствующим декодером. Остальные компоненты после кодирования размещаются в других структурных единицах цифрового потока и доступны только декодеру MPEG-2.
Учитывая широкое распространение в мире системы Dolby Pro Logiс и ее совместимость с обычным стереоканалом, разработчики звукового стандарта MPEG-2 заложили в алгоритм формирование стереосигнала в таком виде, как его формирует указанная система.
Владельцы декодера Dolby Pro Logiс могут получить многоканальный сигнал двумя способами: либо непосредственно с выхода декодера MPEG-2, либо подав комбинированный стереосигнал (stereo downmix) с выхода более простого декодера MPEG-1 на вход декодера Pro Logiс, который выделит из него многоканальный сигнал.
Соответствующий интерфейс определен в стандарте IEC 61937, он основан на линейной передаче звукоданных с ИКМ и скоростью до 1536 кбит/с
67
Многоязычное звуковое сопровождение
- один из видов многоканального звука.
Осуществляется в MPEG – 2 :
или передачей отдельного цифрового потока для каждого языка;
или добавлением нескольких ( до 7) языковых каналов;
или до 15 каналов многоязычного сопровождения в MPEG – 2 ААС.
Система улучшенного кодирования звука ААС
Одной из лучших современных систем сжатия звука признана система ААС (Advanced Audio Coding – усовершенствованная система кодирования звука), специфицированная в
седьмой части стандарта ISI/IEC 13818. В отличие от других методов сжатия звукоданных, принятых в MPEG-2, она не обладает свойством обратной совместимости – декодеры MPEG-1 не могут декодировать сигнал ААС. По своей эффективности ААС вдвое превосходит Уровень II и в 1,4 раза Уровень III стандарта MPEG-1. Высококачественное воспроизведение звука достигается уже при скорости цифрового потока 96 кбит/с.
68
Система улучшенного кодирования звука ААС
В стандарте поддерживается широкий набор параметров и возможностей: частоты дискретизации от 8 до 96 кГц:
моно- и стереосигналы;
три профиля – Основной (Main), Упрощенный (LC – Low complexity), Масштабируемый (SSR – Scalable Sampling Rate).
Одновременно может быть описано до 16 звуковых программ, состоящих из большого числа сигналов звука и данных (до 48 основных, 15 низкочастотных, 15 многоязычных каналов,
15 потоков данных).
Как и самый сложный из предшествующих Уровень III из MPEG-1/2, ААС использует все средства цифрового сжатия – полосное кодирование, неравномерное квантование, кодирование кодом Хоффмана, итерационные алгоритмы распределения битов, но улучшает алгоритм Уровеня III во многих деталях и использует новые эффективные средства кодирования для улучшения качества звучания при очень низких скоростях.
69
Структурная схема звукового кодера ААС
(тонкой линией показаны управляющие сигналы, утолщенной – потоки данных)
70