Audiokomprimierung minus eins – Page 3

Audiokomprimierung, wie es funktioniert Teil 4

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Audiokomprimierung, wie es funktioniert Teil 4

Audio compression

Andere Unterteilungen von Kompressionsverfahren.

Audio compression

Auf dem Gebiet der Audiokomprimierung gibt es zwei Komprimierungsverfahren, verlustbehaftete Komprimierung und verlustfreie Komprimierung. Häufig gesehene MP3, WMA, OGG werden als verlustbehaftete Komprimierung bezeichnet. Wie der Name schon sagt, reduziert die verlustbehaftete Komprimierung die Audio-Samplerate und Bitrate, und die ausgegebene Audiodatei ist kleiner als die Originaldatei. Eine andere Audiokomprimierung wird als verlustfreie Komprimierung bezeichnet, worüber wir sprechen. Die verlustfreie Komprimierung kann die Lautstärke der Audiodatei unter der Prämisse, 100 % aller Daten in der Originaldatei zu speichern, auf eine kleinere Größe komprimieren, und nach der Wiederherstellung der komprimierten Audiodatei kann sie dieselbe Größe und dieselbe Bitrate wie die Quelle erreichen Datei. Zu den verlustfreien Komprimierungsformaten gehören APE, FLAC, WavPack, LPAC, WMALossless, AppleLossless, La, OptimFROG, Shorten, während gängige und herkömmliche verlustfreie Komprimierungsformate nur APE und FLAC sind. [1]
Hauptklassifikationen und typische Vertreter von Audiokomprimierungsalgorithmen.Streaming bearbeiten
Allgemein können Audiokomprimierungstechniken in zwei Kategorien eingeteilt werden: verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung, und gemäß unterschiedlichen Komprimierungsschemata können sie in Zeitdomänenkomprimierung, Transformationskomprimierung und Zeitdomänenkomprimierung, Teilband sowie unterteilt werden hybride Komprimierung, bei der mehrere Technologien miteinander kombiniert werden. Verschiedene Komprimierungstechniken weisen große Unterschiede in der Algorithmuskomplexität (einschließlich Zeitkomplexität und Raumkomplexität), Audioqualität, Algorithmuseffizienz (dh Komprimierungsverhältnis) und Codec-Verzögerung auf. Auch die Anwendungen verschiedener Komprimierungstechniken sind unterschiedlich.
Zeitbereichskomprimierungstechnologie (oder Wellenformcodierung)
Es verarbeitet direkt die Abtastwerte des Audio-PCM-Codestroms und komprimiert den Codestrom durch Stilleerkennung, nichtlineare Quantisierung und Differenz. Gemeinsame Merkmale dieser Art von Komprimierungstechnologie sind eine geringe Algorithmuskomplexität, durchschnittliche Klangqualität, ein kleines Komprimierungsverhältnis (CD-Qualität > 400 kbps) und die kürzeste Codec-Verzögerung (im Vergleich zu anderen Technologien). Diese Art von Komprimierungstechnologie wird im Allgemeinen für Sprachkomprimierung und Anwendungen mit niedriger Bitrate (kleine Quellsignalbandbreite) verwendet. Die Zeitbereichskomprimierungstechnologie umfasst hauptsächlich G.711, ADPCM, LPC, CELP und Blockkomprimierungstechnologie, die auf diesen Technologien entwickelt wurde, wie z. B. NICAM, Subband ADPCM (SB-ADPCM)-Technologie.
Subband-Komprimierungstechnologie
Die Subband-Codierungstheorie wurde erstmals 1976 von Crochiere et al. vorgeschlagen. Die Grundidee besteht darin, das Signal in die Summe der Komponenten in mehrere Subbänder zu zerlegen und dann unterschiedliche Komprimierungsstrategien für jede Subbandkomponente gemäß ihren unterschiedlichen Layoutmerkmalen anzuwenden, um die Coderate zu reduzieren . Die unten beschriebene übliche Teilbandkompressionstechnologie und Transformationskompressionstechnologie basieren auf dem menschlichen Wahrnehmungsmodell (psychoakustisches Modell) des Tonsignals und der Quantisierungsreihenfolge der Teilbandabtastwerte oder der Abtastwerte. Der Frequenzbereich wird durch Analysieren des Spektrums des Signals bestimmt . andere Parameter ausgewählt werden, so dass es auch als wahrnehmungsbezogene Kompressionscodierung (Perceptual) bezeichnet werden kann. Im Vergleich zur Time-Domain-Kompressionstechnik sind diese beiden Kompressionsverfahren deutlich aufwendiger, gleichzeitig wird aber auch die Codiereffizienz und Tonqualität stark verbessert und die Codierverzögerung entsprechend erhöht. Im Allgemeinen ist die Komplexität der Teilbandcodierung etwas geringer als die der Transformationscodierung, und die Codierungsverzögerung ist relativ kurz.

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Audiokomprimierung, wie es funktioniert Teil 3

Audio compression

Kompressionscodierungsverfahren

Audio compression

Die Codierung von Audiosignalen wird nach unterschiedlichen Komprimierungsprinzipien in Wellenformcodierung, Parametercodierung und Codierungsformen unterteilt, die verschiedene Technologien integrieren.
(1) Wellenformcodierung tastet direkt die Zeitdomänen- oder Frequenzdomänenwellenform des Audiosignals mit einer bestimmten Rate ab und quantisiert dann die Amplitudenabtastungen hierarchisch, wandelt sie in digitale Codes um und gibt ein aus den Wellenformdaten rekonstruiertes Signalcodierungssystem aus . , ist die Wellenform so konsistent wie möglich mit der ursprünglichen Tonwellenform, wobei detaillierte Signaländerungen und verschiedene Übergangseigenschaften erhalten bleiben.
(2) Parametrische Codierung Zunächst wird ein Merkmalsmodell basierend auf verschiedenen Signalquellen wie Sprachsignalen, natürlichen Geräuschen usw. durch Merkmalsparameterextraktion und Codierungsverarbeitung erstellt, wobei versucht wird, dass das rekonstruierte Tonsignal so laut wie möglich ist. um die Semantik des Originaltons beizubehalten, aber rekonstruiert.Die Wellenform des Signals kann sich von der Wellenform des ursprünglichen Tonsignalsstark unterscheiden. Zu den allgemein verwendeten charakteristischen Parametern gehören Formant, linearer Prädiktionskoeffizient, Frequenzbandteilungsfilter und andere Parametercodierungstechniken, die eine langsame Tonsignalcodierung realisieren können, und die Bitrate kann auf 2 Kbit / s – 4,8 Kbit / s komprimiert werden. aber die Tonqualität kann nur mäßig erreichen, insbesondere der geringe Grad an Natürlichkeit, nur für Sprachübertragung und Ausdruck geeignet.
(3) Hybridcodierung Die Codierungsmethode, die Wellenformcodierung und Parametercodierung kombiniert, überwindet die Schwächen der ursprünglichen Wellenformcodierung und Parametercodierung und strebt danach, eine hohe Qualität der Codierung von Wellenformen und der Parametercodierung mit niedriger Rate bei einer Rate von 4–16 Kbit aufrechtzuerhalten /s Es kann ein hochqualitatives synthetisches Tonsignal erhalten werden. Die Basis der hybriden Codierung ist die lineare prädiktive Codierung (LPC), häufig verwendete Codierungsverfahren wie z .

Kompressionskodierungsverfahren Teil 2

Compression encoding method

Andere Unterteilungen von Kompressionsverfahren

Compression encoding method

Auf dem Gebiet der Audiokomprimierung gibt es zwei Komprimierungsverfahren, verlustbehaftete Komprimierung und verlustfreie Komprimierung. Häufig gesehene MP3, WMA, OGG werden als verlustbehaftete Komprimierung bezeichnet. Wie der Name schon sagt, reduziert die verlustbehaftete Komprimierung die Audio-Samplerate und Bitrate, und die ausgegebene Audiodatei ist kleiner als die Originaldatei. Eine andere Audiokomprimierung wird als verlustfreie Komprimierung bezeichnet, worüber wir sprechen. Die verlustfreie Komprimierung kann die Lautstärke der Audiodatei unter der Prämisse, 100 % aller Daten in der Originaldatei zu speichern, auf eine kleinere Größe komprimieren, und nach der Wiederherstellung der komprimierten Audiodatei kann sie dieselbe Größe und dieselbe Bitrate wie die Quelle erreichen Datei. Zu den verlustfreien Komprimierungsformaten gehören APE, FLAC, WavPack, LPAC, WMALossless, AppleLossless, La, OptimFROG, Shorten, während gängige und herkömmliche verlustfreie Komprimierungsformate nur APE und FLAC sind. [1]
Hauptklassifikationen und typische Vertreter von Audiokomprimierungsalgorithmen.Streaming bearbeiten
Allgemein können Audiokomprimierungstechniken in zwei Kategorien eingeteilt werden: verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung, und gemäß unterschiedlichen Komprimierungsschemata können sie in Zeitdomänenkomprimierung, Transformationskomprimierung und Zeitdomänenkomprimierung, Teilband sowie unterteilt werden hybride Komprimierung, bei der mehrere Technologien miteinander kombiniert werden. Verschiedene Komprimierungstechniken weisen große Unterschiede in der Algorithmuskomplexität (einschließlich Zeitkomplexität und Raumkomplexität), Audioqualität, Algorithmuseffizienz (dh Komprimierungsverhältnis) und Codec-Verzögerung auf. Auch die Anwendungen verschiedener Komprimierungstechniken sind unterschiedlich.
Zeitbereichskomprimierungstechnologie (oder Wellenformcodierung)
Es verarbeitet direkt die Abtastwerte des Audio-PCM-Codestroms und komprimiert den Codestrom durch Stilleerkennung, nichtlineare Quantisierung und Differenz. Gemeinsame Merkmale dieser Art von Komprimierungstechnologie sind eine geringe Algorithmuskomplexität, durchschnittliche Klangqualität, ein kleines Komprimierungsverhältnis (CD-Qualität > 400 kbps) und die kürzeste Codec-Verzögerung (im Vergleich zu anderen Technologien). Diese Art von Komprimierungstechnologie wird im Allgemeinen für Anwendungen mit Sprachkomprimierung und niedriger Bitrate (kleine Quellsignalbandbreite) verwendet. Die Zeitbereichskomprimierungstechnologie umfasst hauptsächlich G.711, ADPCM, LPC, CELP und Blockkomprimierungstechnologie, die auf diesen Technologien entwickelt wurde, wie z. B. NICAM, Subband ADPCM (SB-ADPCM)-Technologie.
Subband-Komprimierungstechnologie
Die Subband-Codierungstheorie wurde erstmals 1976 von Crochiere et al. vorgeschlagen. Die Grundidee besteht darin, das Signal in die Summe der Komponenten in mehrere Subbänder zu zerlegen und dann unterschiedliche Komprimierungsstrategien für jede Subbandkomponente gemäß ihren unterschiedlichen Layoutmerkmalen anzuwenden, um die Coderate zu reduzieren . Die unten beschriebene übliche Teilbandkompressionstechnologie und Transformationskompressionstechnologie basieren auf dem menschlichen Wahrnehmungsmodell (psychoakustisches Modell) des Tonsignals und der Quantisierungsreihenfolge der Teilbandabtastwerte oder der Abtastwerte. Der Frequenzbereich wird durch Analysieren des Spektrums des Signals bestimmt . andere Parameter ausgewählt werden, so dass es auch als wahrnehmungsbezogene Kompressionscodierung (Perceptual) bezeichnet werden kann. Im Vergleich zur Time-Domain-Kompressionstechnik sind diese beiden Kompressionsverfahren deutlich aufwendiger, gleichzeitig wird aber auch die Codiereffizienz und Tonqualität stark verbessert und die Codierverzögerung entsprechend erhöht. Im Allgemeinen ist die Komplexität der Teilbandcodierung etwas geringer als die der Transformationscodierung, und die Codierungsverzögerung ist relativ kurz.

Kompressionscodierungsverfahren

Compression encoding

Übertragung

Compression encoding

Die Codierung von Audiosignalen wird nach unterschiedlichen Komprimierungsprinzipien in Wellenformcodierung, Parametercodierung und Codierungsformen unterteilt, die verschiedene Technologien integrieren.
(1) Wellenformcodierung tastet direkt die Zeitdomänen- oder Frequenzdomänenwellenform des Audiosignals mit einer bestimmten Rate ab und quantisiert dann die Amplitudenabtastungen hierarchisch, wandelt sie in digitale Codes um und gibt ein aus den Wellenformdaten rekonstruiertes Signalcodierungssystem aus . , ist die Wellenform so konsistent wie möglich mit der ursprünglichen Tonwellenform, wobei detaillierte Signaländerungen und verschiedene Übergangseigenschaften erhalten bleiben.
(2) Parametrische Codierung Zunächst wird ein Merkmalsmodell basierend auf verschiedenen Signalquellen wie Sprachsignalen, natürlichen Geräuschen usw. durch Merkmalsparameterextraktion und Codierungsverarbeitung erstellt, wobei versucht wird, dass das rekonstruierte Tonsignal so laut wie möglich ist. um die Semantik des Originaltons beizubehalten, aber rekonstruiert.Die Wellenform des Signals kann sich von der Wellenform des ursprünglichen Tonsignalsstark unterscheiden. Charakteristische Parameter, die allgemein verwendet werden, sind Formant, linearer Prädiktionskoeffizient, Frequenzbandteilungsfilter und andere Parametercodierungstechnologien, die eine langsame Tonsignalcodierung realisieren können, und eine Bitrate, die auf 2 Kbit/s – 4,8 Kbit/s komprimiert werden kann. aber die Klangqualität kann nur mäßige Natürlichkeit erreichen, besonders niedrig, nur geeignet für Sprachübertragung und Ausdruck.
(3) Hybridcodierung Die Codierungsmethode, die Wellenformcodierung und Parametercodierung kombiniert, überwindet die Schwächen der ursprünglichen Wellenformcodierung und Parametercodierung und strebt danach, eine hohe Qualität der Codierung von Wellenformen und der Parametercodierung mit niedriger Rate bei einer Rate von 4–16 Kbit aufrechtzuerhalten /s Es kann ein hochqualitatives synthetisches Tonsignal erhalten werden. Die Grundlage der hybriden Codierung ist die lineare prädiktive Codierung (LPC), häufig verwendete Codierungsverfahren wie die pulserregte lineare Vorhersagecodierung (MPLPC), die zeitliche Planung der pulserregten linearen Vorhersagecodierung (KPELPC), die Codebook Excited Linear Prediction (CELPC) usw.