МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
Севастопольский национальный технический университет
Кафедра
информационных
систем
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему: «Сжатие аудиосигналов»
Выполнили:
ст.гр. И-53д
Андреянов Д.
Кульбакин П.
Принял:
доц. Бондарев В.Н.
Севастополь
2002
Содержание
Содержание 2
Введение 3
1. Обзор существующих методов решения задачи 4
1.1 µ-закон квантования 4
1.2 Перцептивное кодирование 4
2. Обоснование выбранного метода 6
3. разработка структурной схемы системы 7
4. Разработка и тестирование модели 10
5. Разработка программного обеспечения на языке СИ 11
Библиографический список 13
ПРИЛОЖЕНИЕ А 13
Текст программы на языке MATLAB 13
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 20
Текст программы на языке СИ 20
Введение
С развитием индустрии вычислительной техники компьютер стал все больше применяться не только для задач, связанных с вычислением, но и для развлечений. В этой области своего применения огромную роль играет мультимедийная информация, в частности аудиоинформация. Поскольку такие данные имеют большие объемы, то остро встает необходимость сжатия аудиоинформации как для хранения, так и для передачи по сетям связи. Традиционные методы сжатия не применимы для этого типа информации, т.к. не дают достаточного результата, поэтому были разработаны специальные методы. Настоящая курсовая работа представляет собой анализ и реализацию простейшего алгоритма сжатия аудиоинформации, основанного на перцептивном кодировании аудиосигналов.
1. Обзор существующих методов решения задачи
Сжатие аудиосинформации охватывает как сажатие музыки, так и речевых сигналов. Однако речевые сигналы в цифровой обработке сигналов рассматриваются отдельно, т.к. имеют специфические особенности; для них разработаны методы сжатия достаточно эффективные методы сжатия с потерей и без потери качества. В общем случае, сжатие аудиосигналов является более сложной задачей, т.к. они имеют более широкий диапазон частот и перекрывают полностью диапазон слышимости. Поэтому будут рассматриваться методы сжатия аудиоинформации вообще, а не частные методы, применимые для определенных ее типов.
1.1 µ-закон квантования
При квантовании аудиосигналов используют такое количество бит, которое бы обеспечило допустимое отношение сигнал шум (ОСШ). Но при использовании равномерного шага квантования относительная ошибка квантования остается непостоянной. Выявлено, что при использовании логарифмического закона квантования распределение относительнуюй ошибки становится равномерным. В этом случае сигнал перед квантованием преобразуют. Одним из часто используемых законов преобразования является µ-закон:
(1.1)
При восстановлении используется обратный закон:
(1.2)
При использовании кодера на основе (1.1) и декодера на основе (1.2) для обеспечения ОСШ около 60дб вместо 11 бит при равномерном квантовании достаточно 7 бит.
1.2 Перцептивное кодирование
Алгоритмы перцептивного кодирования основаны на особенностях восприятия звуков человеческим ухом. Основными используемыми особенностями являются временное и частотное маскирование. Эти методы хотя и являются методами с потерей качества, но дают в результате практически неотличимый на слух от первоначального аудиосигнал.
Основными являются два подхода: кодирование с использованием гребенки полосовых фильтров и применение ортогональных преобразований.
При первом методе преобразования сигнала производятся во временной области, а при втором – в частотной.
Существуют достаточно сложные алгоритмы сжатия аудиосигналов, например стандарт ISO/MPEG, которые используют особенности обеих методов, имеют сложную схему реализации, но обеспечивают необходимое качество звука.