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 ISO/IEC 13818. По своей эффективности ААС вдвое превосходит Уровень II и в 1,4 раза Уровень III стандарта MPEG-2. Высококачественное воспроизведение звука достигается уже при скорости цифрового потока 96 кбит/с. 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 IIIизMPEG-2, ААС использует все средства цифрового сжатия – полосное кодирование, неравномерное квантование, кодирование кодом Хаффмана, итерационные алгоритмы распределения бит, но улучшает алгоритм УровняIIIво многих деталях и использует новые эффективные средства кодирования для улучшения качества звучания при очень низких скоростях.
Основные улучшения можно свести к следующим моментам [29]:
1. Улучшено разрешение по частоте благодаря использованию 1024 частотных полос по сравнению с 576 в алгоритме Уровня III. При этом короткие блоки имеют длину всего 256 отсчетов, что обеспечивает эффективную обработку быстрых изменений звукового сигнала. Переключение производится по результатам анализа поведения входного сигнала во времени.
2. В Основном профиле применена оптимальная схема предсказания назад, обеспечивающая более высокую эффективность отработки изменений основного тона.
3. Применен более гибкий алгоритм кодирования в режиме jointstereo, как в режиме кодирования по интенсивности, так и в режиме «сумма-разность».
4. Применен улучшенный код Хаффмана, кодирование четверками частотных линий применяется очень часто, что дополнительно сокращает расход бит.
Структурная схема звукового кодера формата ААС основного профиля приведена на рис. 3.19. Новым элементом по сравнению с уровнем IIIможно считатьфункцию управления шумами во временнóй области(TNS–TemporalNoiseShaping), позволяющую формировать огибающую шума во временнóй области по предсказанию в частотной области. Устройство осуществляет фильтрацию сигнала с выхода ДКП набором из нескольких переключаемых фильтров и квантование полученных групп отсчетов. Коэффициенты квантования передаются в общем цифровом потоке декодеру, который перераспределяет огибающую шума в реконструируемом сигнале с учетом спектрального распределения энергии сигнала. Это полезно при быстрых изменениях уровня звукового сигнала, когда кодер не успевает переключить блок фильтров на обработку коротких блоков и возникают искажения в виде пред-эхо.
Еще один новый механизм повышения эффективности кодирования звука – адаптивное предсказание текущего кадра по предшествующему, широко используемое в кодировании изображения. Оно чаще используется в технике кодирования речи и более эффективно при низких скоростях потока.