Uživatel:Klabitom

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

Ztrátové a bezeztrátové komprese audio signálů

Komprese audio signálů

(či také komprimace) jsou datové komprese jejichž účelem je zmenšit velikost hudebních souborů a snížit datový tok. Pro audio signály se tyto komprese dělí na dvě základní skupiny, ztrátové a bezeztrátové.

Při ztrátové kompresi dochází k nevratným ztrátám informací, zatímco u bezeztrátové komprese lze soubor opačným postupem rekonstruovat do původní podoby.

Loga nejpopulárnějších audio kodeků

Bezeztrátové kompesní metody

RLE (run length encoding)

je bezeztrátová komprese, která kóduje vstupní data tak, že kóduje posloupnosti stejných hodnot jako délku posloupnosti a hodnotu. Účinnost komprese je silně závislá na charakteru vstupních dat, která musí obsahovat delší sekvence stejných znaků, jinak výrazně účinnost komprese klesá.

RLE (run length encoding)

Lineárí predikce

je matematická operace, při kreté jsou následující hodnoty diskrétního signálu odhadovany jako lineární funkce předchozích vzorků.

Golomb-Riceovo kódování

používá nastavitelný parametr k tomu, aby vstupní hodnoty rozdělilo na dvě části. Na výsledek celočíselného dělení a na po tomto dělení. Hodnota se zakóduje pomocí unárního kódování a je následována zbytkem zakódovaným pomocí zkráceného binárního kódování.

Golomb-Riceovo kódování

Huffmanovo kódování

je algoritmus využívaný pro bezeztrátovou kompresi dat. Konvertuje znaky které se vyskytují nejčastěji do bitových řetězců s nejkratší délkou a naopak. Probíhá tedy ve dvou fázích. První projde soubor a vytvoří statistiku četností každého znaku. Ve druhé fázi se využije této statistiky pro vytvoření binárního stromu a k následné kompresi vstupních dat.

Ztrátové kompresní metody

Kvantizace

je ztrátový a nevratný proces při kterém dojde k „zaokrouhlování“ původních hodnot na dané kvantizační hladiny (pro 8 bitů 28 = 256 hladin). Tato kvantizace se provádí na základě psychoakustického modelu.

Kvantizace

Psychoakustický model

určuje přebytečné informace, které lidský sluch není schopen zaznamenat. - Frekvenční omezení lidského sluchu 16-20000 Hz

- Frekvenční maskování - vlasnost lidského sluchu, kdy vlivem větší intezity zvuku na jisté frekvenci dochází k posunutí prahové křivky sluchu a tím k „zamaskování “ některých zvuků o slabší intenzitě. - Časové maskování - využívá setrvačnosti lidského sluchu, díky čemuž nevnímáme maskované zvuky i po zhruba desítkách milisekund od utichnutí maskovacího zvuk (post-maskovací efekt), ale i několik milisekund před (pre-maskovací efekt).

Frekvenční maskování
Časové maskování

Konkrétní kompresní kodeky

V podstatě všechny známé kodeky používají kombinaci zmíněných metod.

Ztrátové (připbližná komprese datového toku o 90%)

Logo MP3

MP3 Ačkoli dávno překovaný, tak je stále nejpopulárnějším audio kodekem

AAC (Advanced Audio Coding) obsahuje velmi pokročilé technologie jako LTP (Long Term Prediction) nebo Postprocessing.

WMA (Windows Media Audio) je komprimovaný zvukový formát vyvinutý jako součást Windows Media byl původně určen jako náhrada za MP3.

Ogg Vorbis Po stránce kvality je Vorbis přibližně na stejné úrovni jako konkurenční formát WMA. Oba jsou ale kvalitnější než MP3.


Bezeztrátové (připbližná komprese datového toku o 50%)

Logo FLAC

FLAC Asi nejpoužívanější kodek s open source implementací a širokou podporou. Odstraňuje mezikanálovou redundanci, používá lineární prediktivní algoritmus a Riceovo kódování entropie a RLE.

Monkey´s audio Rovněž velmi rozšířený kodek, používající stejné metody jako FLAC, používá IIR lineární prediktivní algoritmus. Má lepší kompresní poměr,ale převod je pomalejší.

Apple Lossless (ALAC) Bezeztrátové kódování od Apple pro jeho iTunes a přehrávač iPod. Používá rovněž lineární prediktivní algoritmus a Riceovo kódování.

Zdroje

https://akela.mendelu.cz/~xfejfar/PH/prednasky2012LS/komprimace.pdf

http://www.tvfreak.cz/mezi-tichem-a-sumem-komprese-zvuku/2600-5

http://en.wikipedia.org

http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1357-kvantovani-signalu

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje