Математическая постановка задачи оптимального проектирования цифровых фильтров. Основные типы фильтров частотной селекции и их применение, страница 20

Семейство стандартов MPEG.

MPEG-1 – рекомендуется для кодирования высококачественных моно и двухканальных стереофонических сигналов.

MPEG-2 – совместимая с MPEG-1 версия метода кодирования звукового сигнала различного формата 1/0; 2/0; 3/1; 3/2; 5/1. используются дополнительные частоты дискретизации 16; 22.05; 24 кГц.

MPEG-4 – ориентирован на мультимедиа приложения, в частности, для терминала мобильного доступа; от низкой сложности до высококачественных звуковых систем.

В стандартах MPEG предусмотрено несколько уровней компрессии звукового сигнала:

Layer 1 – для применения в профессиональной области, в системах записи с высоким студийным качеством. Характеризуется невысокой степенью обработки и небольшой степенью сжатия (коэффициент сжатия = 4). 192..256 кбит/с, задержка 20 мс.

Layer 2 – потребительская область применения (высококачественное цифровое радиовещание). Средняя скорость обработки и компрессия (6). Скорость передачи 128 кбит/с, задержка 50 мс.

Layer 3 – рекомендован для передачи в сети ISDN, Интернет и мобильные системы. Высокая сложность обработки и высокая степень компрессии (10..20). Скорость 64 кбит/с, задержка 50 мс.

Обобщенная схема алгоритма компрессии звукового сигнала:

В блоке временной и частотной сегментации звуковой сигнал разделяется на субполосные составляющие и сегментируется по времени.

Длина кодирования выборками зависит от формы временной функции звукового сигнала. При отсутствии резких выбросов по амплитуде используется одна выборка, обеспечивающая высокое частотное разрешение. При резком изменении амплитуды сигнала длина выборки резко уменьшается, получается более высокое разрешение по времени. Решение по изменению выборки принимает блок психоакустического анализа, вычисляя психоакустическую энтропию звукового сигнала. После сегментации субполосные сигналы нормируются, квантуются и кодируются. В наиболее эффективных алгоритмах сжатия (Layer 3) кодированию подвергаются не сами выборки звукового сигнала, а соответствующие им коэффициенты МДКП (модифицированное дискретно – косинусное преобразование).

Энтропийное кодирование одновременно учитывает как избирательные свойства слуха человека, так и статистические свойства звука.

Основную роль при этом играет процедура устранения психоакустической избыточности, выполняемая блоком психоакустического анализа. В этом блоке по специальной процедуре для каждого субполосного сигнала рассчитывается максимально допустимый уровень искажения (шумов квантования), при котором они еще маскируются полезным сигналом данной субполосы. Блок динамического распределения бит в соответствии с требованиями психоакустической модели для каждой субполосы кодирования выделяет такое минимально возможное число бит, при котором уровень искажений из–за квантования не превышал бы порога их слышимости.