Сжатие аудиоданных, страница 2

Если рассуждать о множителях 1, 10, 100 и т.д. как о степени числа два, то лег­ко заметить, что представленное выше является логарифмическим описанием (логарифм по основанию 2) мантиссы из 4 битов и характеристики из 3 битов. Таким образом, мы уже сохранили один бит из восьми (20% сжатия данных). Правда, при этом пришлось пожертвовать точностью в представлении больших величин за счет сокращения разрядности мантиссы до 4 битов. Подобные доволь­но грубые методы используются даже в ряде практических областей, не слишком требовательных к качеству звука, например в телефонной связи, из-за явления маскирования, которое лежит в основе принципа действия всех систем шумопо­давления (см. главу 2). В частности, из-за маскирования нам приходится напря­гаться, чтобы слышать разговор на оживленной улице, и мы не можем различить тиканье часов при работающем телевизоре: громкие звуки маскируют тихие. Та­ким образом, логарифмическое представление имеет смысл, поскольку разреше­ние сохраняется на низких уровнях и снижается на высоких уровнях, где сигнал программы будет маскировать результирующие, относительно небольшие, ошиб­ки квантования.

Система NICAM

Можно еще больше снизить скорость передачи аудиоданных, так как реальные аудиосигналы не изменяются мгновенно от очень больших до очень маленьких величин, и значение характеристики можно посылать реже, чем значение ман­тиссы (даже если изменения будут, мы их не услышим из-за эффекта временного маскирования). Это и есть основной принцип, лежащий в основе метода переда­чи стереозвукового сопровождения для телевидения - NICAM (Near Instantaneous Companded Audio Multiplex - почти мгновенное уплотнение аудиоданных с ком-пандированием). В системе NICAM 728 14-битовые отсчеты преобразуются в 10-битовые мантиссы в блоках из 32 отсчетов с общей характеристикой из 3 битов. Это превосходный и прямой метод, но он способен обеспечить только относительно небольшое сокращение объема передаваемых данных, составляю­щее около 30%.

Системы психоакустического маскирования

В широкополосных системах сжатия-расширения явление маскирования рассмат­ривается очень просто: предполагается, что материал программы будет маскировать шумы системы. Но на самом деле маскирование - более сложное явление. По су­ществу, оно действует в частотных полосах и связано с закономерностями, по кото­рым ухо человека осуществляет механический анализ Фурье приходящего акусти­ческого сигнала. Оказывается, что громкий звук маскирует более тихий только тогда, когда первый по частоте ниже второго и оба сигнала относительно близки по частоте (см. главу 2). Именно вследствие этого эффекта все широкополосные сис­темы сжатия-расширения дают относительно маленький выигрыш. Чем больше