| ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИИ С ПРЕДСКАЗАНИЕМ ДЛЯ СЖАТИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ |
| Телеканалы - Теория радио и телевидения |
|
Современные цифровые технологии предоставляют нам все больше услуг, к наиболее популярным из которых можно отнести интернет-телевидение и интернет-радио. Однако для передачи огромного количества мультимедийной информации требуются очень широкополосные каналы связи, поскольку одна минута цифровой аудиозаписи с качеством лазерного диска занимает порядка 10,8 MB, а для передачи его по каналу связи в реальном времени нужно иметь скорость передачи до 1,5 Mbps. Что при использовании обычных модемных каналов является невыполнимым. Поэтому необходимо использовать эффективные методы сжатия аудио информации. В мире существует довольно много различных стандартов сжатия вещательных аудио сигналов с высоким качеством восстановленных сигналов, но из-за того, что в таких сложных сигналах довольно слабая корреляционная связь между отсчетами, их коэффициент сжатия получается, не высок. В настоящее время при передаче аудио информации по узкополосным каналам связи, например, сотовых сетях связи или передаче речи по Internet (IP-телефония) очень популярны методы кодирования с предсказанием, которые могут использоваться как в чистом виде, так и в сочетании с другими видами кодирования, например вокодерами. Наиболее часто для этого используется метод дифференциально-кодовой модуляции с адаптивным предсказанием, где на передающей стороне устанавливается предсказатель, которой по полученной в предыдущий момент времени информации вырабатывает (предсказывает) значение последующей информации. При поступлении информации от передатчика предсказанное и истинное значение сравниваются (вычитаются), и тем самом передается ошибка предсказания. В предельном случае, когда предсказание полностью верно, ошибка предсказания равна нулю. На приемном конце устанавливается аналогичный предсказатель, который, по предыдущей информации, вырабатывает последовательные значения сигнала — те же самые, что и предсказатель передатчика, — и корректирует (суммирует) с поступившим сигналом ошибки. При этом передача разностного сигнала в большинстве случаев требует меньшего числа разрядов, а поскольку информация в канале достаточно предсказуема, то кодирование с адаптивным предсказанием существенно снижает объем передаваемой по каналу информации. Кодирование с предсказанием в настоящее время используется для предсказания формы сигнала, которая имеет достаточно прогнозируемые участки. Всякое кодирование с предсказанием основывается обычно на аппроксимации формы сигнала, т. е. кодирование кривой с помощью значений этой кривой в отдельных точках и восстановление ее формы на приемном конце по этим отдельным отсчетам. В математике известны несколько видов аппроксимации. В технике кодирования речи применяется линейная аппроксимация. Каждая кривая может быть представлена с произвольной точностью суммой величин предыдущих отсчетов, умноженных на коэффициенты, которые называются коэффициентами предсказания. Однако, система с разностным предсказанием становится неэффективной при большом значении разностного сигнала. Для устранения этого недостатка используют адаптивное предсказание, при которой система постоянно проверяет качество разностного кодирования и подстраивает коэффициенты аппроксимации при изменении формы сигнала. Такая аппроксимация отображается с помощью уравнения
Где
Чем выше порядок модели, тем точнее она приближается к истинному значению формы кривой. Предсказание — это генерация последующей формы кривой на основании уравнения отрезков (новых коэффициентов В заключение можно сделать вывод, что эффективность кодирования с адаптивным предсказанием зависит от сложности адаптивной логики и числа отсчетов для следующего предсказания. Причем вычисление коэффициентов предсказания не обязательно проводить в реальном масштабе времени. Их расчет производится на основании математических моделей, исходя из выигрыша от предсказания. Таким образом, сочетание методов корреляционного сжатия вещательных звуковых сигналов с адаптивным линейным предсказанием может позволить увеличить сжатие кодеков при сохранении качества восстановленного сигнала. В докладе более подробно рассматриваются вопросы применения методов и алгоритмов методов дифференциально-кодовой модуляции с предсказанием для сжатия звуковых сигналов.
Автор: Х. Х. Носыров
Узбекистан, Ташкент, ТУИТ |
— отсчет на выходе в следующий момент времени;
— коэффициент аппроксимации;
— порядок модели.