We now offer a subscription for just 10 cents a day*
You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.
For just 10 cents a day*
*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).
All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.
That's only 10 cents per day!
CLICK TO PURCHASE
THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS
For just 10 cents a day*
Audiocompressie-algoritmen voor streamingdoeleinden.
Het probleem van het verzenden van het benodigde aantal audiokanalen via een netwerk met beperkte capaciteit dwingt ons tot audiocompressie. Ondanks het gebruik van moderne digitale technologieën, heeft compressie een negatieve invloed op de geluidskwaliteit en veroorzaakt het extra vertraging in de signaaloverdracht.
Momenteel zijn er twee fundamenteel verschillende benaderingen voor het comprimeren van audiosignalen. Dit artikel geeft een algemene vergelijking tussen deze twee verschillende compressieprincipes. Er worden ook grafieken weergegeven van de frequentierespons (amplitude-frequentiekarakteristiek) van het geluidsmonster in zijn oorspronkelijke niet-gecomprimeerde vorm en na een cyclus van codering en decodering met MPEG Layer II en Enhanced apt-X.
Algoritmen zoals MPEG en AAC gebruiken codering met behulp van een psychoakoestisch model van geluidsperceptie. Een andere benadering is tijdcodering met behulp van Adaptive Differential PCM (ADPCM) in algoritmen zoals Enhanced apt-X.
Lineaire PCM-audio
Vóór compressie wordt de audio over het algemeen gedigitaliseerd in lineair PCM-formaat op 32 kHz, 44,1 of 48 kHz met een resolutie van 16 of 24 bits.
Het analoge signaal wordt gedigitaliseerd in ongecomprimeerde digitale PCM. De digitale ingangen van de codecs gebruiken oversampling om conversie zonder timingproblemen te garanderen. Het ongecomprimeerde PCM-signaal is onze maatstaf voor het vergelijken van gecomprimeerde audiobestanden.
MPEG Layer ll-compressie
MPEG 1 Layer ll is een veelgebruikt formaat. Dit is een typisch voorbeeld van een psychoakoestisch waarnemingscoderingsalgoritme dat het inkomende signaal analyseert en het vergelijkt met een theoretisch model om te bepalen welke frequentie en welke tijddomeininformatie verloren kan gaan. De noodzaak om het audiosignaal te analyseren resulteert in een verplichte vertraging, doorgaans meer dan 30 ms.
In theorie kunnen hoge compressieverhoudingen worden bereikt, maar zelfs met relatief lage compressie kan MPEG de audiokwaliteit ernstig aantasten. In Fig. 2 toont de frequentierespons na één passage MPEG-codering van het bronbestand.
Let op frequenties die verloren gaan of vervormd raken door de originele PCM-audio.
Compressie verbeterd Apt-X
Verbeterde apt-X maakt gebruik van ADPCM-audioverwerkingstechnologie. Het signaal is verdeeld in vier frequentiebanden die kunnen worden verwerkt met een kwart van de oorspronkelijke samplefrequentie met behulp van een variabele bitsnelheid en een variabele kwantiseringsstap. Aangezien alle verwerking is gebaseerd op een tijddomeinmethode, is er geen andere vertraging dan de werkelijk vereiste verwerkingstijd.
Als resultaat behoudt een compressieverhouding van 4: 1 de volledige frequentie-inhoud van het originele signaal met een coderingsvertraging van minder dan 3 ms. De frequentieresponsgrafiek in Fig. 3 toont het resultaat van codering / decodering in één doorgang met behulp van Enhanced apt-X bij 256 kbps en illustreert de hoge betrouwbaarheid van Enhanced apt-X in vergelijking met het originele niet-gecomprimeerde signaal.
Hoe Enhanced apt-X werkt
Het verbeterde apt-X-coderingsalgoritme geeft de originele PCM-gegevens door een speciaal ontworpen tweetraps Q-spiegelfilter om het signaal in vier subbanden te verdelen en de klok terug te brengen tot 1/4 van de oorspronkelijke klokfrequentie. De kwantiseringsprocedure bestaat uit het verwerken van vier deelsignalen om elk signaal te reduceren van 16 bits naar 7 bits in subband 1, 4 bits in subband 2, 3 bits in subband 3 en 2 in subband 4.
Het inverse kwantiserings- en voorspellingsschema gebruikt de bovenstaande waarden om de grootte van het volgende signaal te voorspellen. Deze waarde wordt vergeleken met het actuele signaal en het “verschil” wordt gemeten. De encoder zendt dit gemeten “verschilsignaal” naar de decoder. Elke subband wordt parallel verwerkt en de uitvoer van de stringkwantisator en voorspeller wordt gecodeerd met een vooraf bepaalde resolutie. De verwerkingsoutput van de vier subbanden wordt gemultiplexed tot een enkel 16- of 24-bit verbeterd apt-X-signaal. Vervolgens worden er aanvullende gegevens en synchronisatiegegevens aan toegevoegd voor streaming.
Vergelijking op hoofdpunten
MPEG / AAC-codering is destructief: frequenties gaan verloren tijdens het coderingsproces.
Verbeterde apt-X-codering is niet-destructief, aangezien elke frequentie die in het oorspronkelijke signaal aanwezig is, wordt opgeslagen in het gecodeerde en gedecodeerde signaal.
MPEG en AAC lijden onder het aaneenschakelingseffect: herhaalde coderings- en decoderingscycli verminderen snel de audiokwaliteit.
Verbeterde apt-X is bestand tegen aaneenschakeling – herhaalde coderings- en decodeercycli veroorzaken geen merkbare verslechtering van de geluidskwaliteit.