Methoden zum Komprimieren von digitalem Audio.
Methoden zur Informationskomprimierung bei der Arbeit mit Sound.
Je größer die Speicherkapazität der WT-Karte ist, desto realistischer ist der Klang (da mehr Samples im Speicher gespeichert sind, werden sie mit einer höheren Auflösung aufgenommen). Der allgemeine MIDI-Standard beschreibt mehr als 200 Instrumente. Zum Speichern Ihrer Sound-Samples (Tabellen) sind mindestens 8 MB Speicher erforderlich (mindestens 20 KB für jedes Sample).
Bekannte WF-Methode (Wave Form) zur Klangerzeugung, basierend auf der Umwandlung von Klängen in komplexe mathematische Formeln und der anschließenden Anwendung dieser Formeln zur Steuerung eines leistungsstarken Prozessors zur Wiedergabe des Klangs; Erwarten Sie von der WF-Synthese eine noch bessere Realität (im Vergleich zu FM- und WT-Technologien) von Musikinstrumenten, die mit begrenzten Volumina von Audiodateien spielen.
Um den Datenfluss zu reduzieren, werden andere analoge (Nicht-PCM-) Codierungsmethoden verwendet. Beispielsweise ist bekannt, dass eine Codierungstechnik, die auf bekannten Eigenschaften eines analogen Signals basiert, die gespeicherte Datenmenge signifikant reduziert; mit dem sogenannten -T wird die Codierung des analogen Signals in einen digitalen Code umgewandelt, der durch den Logarithmus der Größe des Signals (und nicht durch seine lineare Transformation) bestimmt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist die Notwendigkeit, a priori Informationen über die Eigenschaften des ursprünglichen Signals zu haben.
Es sind Umwandlungsmethoden bekannt, die keine A-priori-Informationen über das ursprüngliche Signal erfordern. Wenn die Differenzialpulscodemodulation (DPCM, Differentialpulscodemodulation) die Einzelsignaldifferenz zwischen aktuellen und vorherigen Pegeln beibehält (die Differenz erfordert eine digitale Darstellung von weniger Bits als dem vollen Amplitudenwert). Bei der Delta-Modulation (DM, Delta-Modulation) besteht jeder Abtastwert aus einem einzelnen Bit, das das Vorzeichen der Änderung des ursprünglichen Signals bestimmt (Zunahme oder Abnahme); Die Delta-Modulation erfordert eine höhere Abtastrate. Bei differenziellen PCM-Technologien häufen sich Fehler im Laufe der Zeit. Daher werden spezielle Maßnahmen ergriffen, um den ADC regelmäßig zu kalibrieren.
Am häufigsten wird bei der Aufnahme von empfangenem Audio die adaptive Pulscodemodulation (ADPCM, Adaptive Pulscodemodulation) verwendet, bei der die Differenzsignale mit 8- oder 4-Bit-Codierung versehen werden. Die Technologie wurde erstmals von Creative Labs angewendet und bietet eine Datenkomprimierung von bis zu 4: 1.
Es werden jedoch häufig andere Komprimierungs- / Dekomprimierungsmethoden für Audioinformationen (Software) verwendet. Am beliebtesten ist in letzter Zeit das MP3-Format, das vom Fraunhofer IIS (Fraunhofer-Institut Integrierte Schaltungen, www.iis.fhg.de) und von THOMSON (die vollständige Spezifikation des MP3-Formats wird auf der Website www.mp3tech.org veröffentlicht) entwickelt wurde ). Der vollständige Name des MP3-Standards klingt wie MPEG-Audio Layer-3 (wobei MPEG die Essenz der Expertengruppe für bewegte Bilder ist, nicht zu verwechseln mit dem MPEG-3-Standard, der für die Verwendung in hochauflösendem Fernsehen entwickelt wurde).
Die MP3-Codierung von Daten erfolgt durch Zuweisung unabhängiger unabhängiger Datenblöcke: Frames. Zu diesem Zweck wird das ursprüngliche Signal während der Codierung in Teile gleicher Länge unterteilt, die als Frames bezeichnet werden, und separat codiert (um die Datenmenge weiter zu reduzieren, wird die Komprimierung unter Verwendung des Huffman-Algorithmus angewendet). Beim Decodieren wird das Signal aus einer Folge von decodierten Rahmen gebildet. Der Codierungsprozess nimmt viel Zeit in Anspruch. Die Dekodierung (während der Wiedergabe) erfolgt im laufenden Betrieb.
Das MP3-Format bietet die beste Klangqualität bei kleinster Dateigröße. Dies wird erreicht, indem die Besonderheiten des menschlichen Gehörs berücksichtigt werden, einschließlich des Effekts, ein schwaches Signal aus einem Frequenzbereich mit einem stärkeren Signal aus einem benachbarten Bereich (wenn es auftritt) oder ein starkes Signal aus dem vorherigen Rahmen zu maskieren, was a verursacht vorübergehende Abnahme der Empfindlichkeit des Ohrs gegenüber dem Signal des aktuellen Rahmens (mit anderen Worten, kleinere Geräusche werden eliminiert, die vom menschlichen Ohr aufgrund des Vorhandenseins eines anderen – lauteren Tons in diesem / vorherigen Moment nicht gehört werden). Es berücksichtigt auch die Unfähigkeit der meisten Menschen, Signale zu unterscheiden, die unter einem bestimmten Leistungspegel liegen und für verschiedene Frequenzbereiche unterschiedlich sind. Dieser Prozess wird als adaptive Codierung bezeichnet und speichert zumindest fundierte Details, die aus Sicht der menschlichen Wahrnehmung von Bedeutung sind. Das Komprimierungsverhältnis (daher die Qualität) wird nicht durch das MP3-Format bestimmt, sondern durch die Breite des Datenstroms während der Codierung.
