1. Conceptes bàsics
1) Velocitat de bits: indica quants bits per segon cal representar les dades d’àudio codificades (comprimides) i la unitat sol ser de kbps.
2) Volumen i intensitat: atributs subjectius d’un so. La sonoritat indica la intensitat del so d’un so. La intensitat del so varia principalment amb la intensitat del so, però també es veu afectada per la freqüència. En general, els sons purs de mitjana freqüència són millors que els sons purs de baixa freqüència i alta freqüència.
3) Mostreig i freqüència de mostreig: el mostreig consisteix a transformar un senyal temporal continu en un senyal digital discret. La taxa de mostreig es refereix a quantes mostres es recullen per segon.
Llei de mostreig de Nyquist: quan la velocitat de mostreig és superior o igual a 2 vegades la component de freqüència més alta del senyal continu, es pot utilitzar el senyal mostrejat per reconstruir perfectament el senyal continu original.
2. formats d’àudio habituals
1) El format WAV és un format de fitxer de so desenvolupat per Microsoft, també anomenat fitxer de so d’ona. És el primer format d’àudio digital, àmpliament admès per la plataforma Windows i les seves aplicacions, i té una taxa de compressió baixa.
2) MIDI és l'abreviatura de Musical Instrument Digital Interface, també coneguda com a Musical Instrument Digital Interface, que és un estàndard internacional unificat per a la música digital / instruments musicals electrònics sintètics. Defineix la manera com els programes de música per a ordinador, els sintetitzadors digitals i altres dispositius electrònics intercanvien senyals musicals i especifica el protocol de transmissió de dades entre cables i maquinari i dispositius que connecten instruments musicals electrònics de diferents fabricants a ordinadors i pot simular el so de diversos musicals. instruments. Un fitxer MIDI és un fitxer en format MIDI, i algunes ordres s’emmagatzemen al fitxer MIDI. Envieu aquestes instruccions a la targeta de so i la targeta de so sintetitzarà el so segons les instruccions.
3) El nom complet de MP3 és MPEG-1 Audio Layer 3, que es va fusionar amb l'especificació MPEG el 1992. MP3 pot comprimir fitxers d'àudio digitals amb alta qualitat de so i baixa freqüència de mostreig. L’aplicació més habitual.
4) MP3Pro va ser desenvolupat per Swedish Coding Technology Company, que conté dues tecnologies principals: una és la tecnologia de descodificació única de Coding Technology Company i l’altra és la integració del titular de la patent MP3, la francesa Thomson Multimedia Company i la alemanya Fraunhofer. Una tecnologia de descodificació investigada conjuntament. a càrrec de l'Associació del Circuit. MP3Pro pot millorar la qualitat de so original de la música MP3 sense canviar bàsicament la mida del fitxer. Pot mantenir la qualitat del so abans de la compressió al màxim, mentre es comprimeixen fitxers d'àudio a una velocitat de bits inferior.
5) MP3Pro va ser desenvolupat per Swedish Coding Technology Company, que conté dues tecnologies principals: una és la tecnologia de descodificació única de Coding Technology Company i l’altra és la integració del titular de la patent MP3, la francesa Thomson Multimedia Company i la alemanya Fraunhofer. Una tecnologia de descodificació investigada conjuntament. a càrrec de l'Associació del Circuit. MP3Pro pot millorar la qualitat de so original de la música MP3 sense canviar bàsicament la mida del fitxer. Pot mantenir la qualitat del so abans de la compressió al màxim, mentre es comprimeixen fitxers d'àudio a una velocitat de bits inferior.
6) WMA (Windows Media Audio) és l’obra mestra de Microsoft en el camp de l’àudio i el vídeo a Internet. El format WMA aconsegueix una taxa de compressió més alta reduint el trànsit de dades però mantenint la qualitat del so. La velocitat de compressió generalment pot arribar a 1:18. A més, WMA també pot protegir els drets d'autor mitjançant DRM (Digital Rights Management).
7) RealAudio és un format de fitxer llançat per Real Networks. La característica més important és que pot transmetre informació d’àudio en temps real, especialment quan la velocitat de la xarxa és lenta, encara pot transmetre dades sense problemes, de manera que RealAudio és adequat principalment per a la reproducció en línia de la xarxa. Els formats actuals de fitxers RealAudio inclouen principalment RA (RealAudio), RM (RealMedia, RealAudio G2), RMX (RealAudio Secured), etc. La normalitat d’aquests fitxers és que la qualitat del so canvia amb la diferència de l’amplada de banda de la xarxa. Sota la premissa que la majoria de la gent escolta un so suau, els oients amb un ample de banda més ampli poden obtenir una millor qualitat de so.
8) Audible té quatre formats diferents: Audible1, 2, 3, 4. El lloc web Audible.com ven principalment llibres d’àudio a Internet i proporciona protecció per als productes i fitxers que venen a través d’un dels quatre formats d’àudio dedicats a Audible.com. . Cada format té en compte principalment la font d'àudio i el dispositiu d'escolta utilitzat. Els formats 1, 2 i 3 utilitzen diferents nivells de compressió de veu, mentre que el format 4 utilitza una freqüència de mostreig inferior i el mateix mètode de descodificació que MP3. La veu resultant és més clara i es pot descarregar de manera més eficient des d'Internet. Audible utilitza la seva pròpia eina de reproducció d'escriptori, que és Audible Manager. Amb aquest reproductor, podeu reproduir fitxers de format audible emmagatzemats en un PC o transferits a un reproductor portàtil.
9) AAC és en realitat una abreviatura de Advanced Audio Coding. AAC és un format d'àudio desenvolupat conjuntament per Fraunhofer IIS-A, Dolby i AT&T. Forma part de l’especificació MPEG-2. L’algorisme utilitzat per AAC és diferent de l’MP3. AAC combina altres funcions per millorar l'eficiència de codificació. L’algorisme d’àudio d’AAC supera amb escreix alguns algorismes de compressió anteriors (com MP3, etc.) en capacitats de compressió. També admet fins a 48 pistes d'àudio, 15 pistes d'àudio de baixa freqüència, més velocitats de mostreig i velocitats de bits, compatibilitat en diversos idiomes i una major eficiència de descodificació. En resum, AAC pot proporcionar una millor qualitat de so amb la premissa que és un 30% més petit que els fitxers MP3.
10) Ogg Vorbis és un nou format de compressió d'àudio, similar als formats de música existents com MP3. Però una diferència és que és completament gratuït, obert i sense restriccions de patents. Vorbis és el nom d’aquest mecanisme de compressió d’àudio i Ogg és el nom d’un projecte que té la intenció de dissenyar un sistema multimèdia completament obert. VORBIS també és una compressió amb pèrdues, però utilitza models acústics més avançats per reduir la pèrdua. Per tant, el so OGG codificat amb la mateixa velocitat de bits sona millor que el MP3.
11) APE és un format d’àudio comprimit sense pèrdues, amb la premissa que la qualitat del so no es redueix, la mida es comprimeix a la meitat del fitxer WAV de format tradicional sense pèrdues.
12) FLAC és l’abreviatura de Free Lossless Audio Codec, un conjunt de codis de compressió d’àudio gratuïts coneguts que es caracteritza per una compressió sense pèrdues.
3. el principi bàsic de la codificació d'àudio
La codificació de veu es dedica a reduir l’amplada de banda del canal necessària per a la transmissió mantenint l’alta qualitat de la veu d’entrada.
L'objectiu de la codificació de veu és dissenyar un codificador de baixa complexitat per aconseguir una transmissió de dades d'alta qualitat a la velocitat de bits més baixa possible.
1) Corba de llindar mut: el llindar en què l’oïda humana pot escoltar so a diverses freqüències només en un entorn tranquil.
2) Banda de freqüències crítica
Com que l'oïda humana té diferents resolucions per a diferents freqüències, MPEG1 / Audio divideix el rang de freqüència perceptible dins de 22 kHz en 23 ~ 26 bandes de freqüència crítiques segons diferents capes de codificació i diferents freqüències de mostreig. La figura següent mostra la freqüència central i l’amplada de banda de la banda de freqüència crítica ideal. Com es pot veure a la figura, l’oïda humana té una resolució millor de freqüència baixa
3) Efecte emmascarador en el domini de la freqüència: un senyal amb una amplitud més gran emmascararà un senyal amb una freqüència similar i una amplitud menor, tal com es mostra a la figura següent:
4) Efecte emmascarador en el domini temporal: en un curt període de temps, si apareixen dos sons, el so amb un SPL (nivell de pressió sonora) més gran emmascararà el so amb un SPL més petit. L’efecte d’emmascarament del domini temporal es divideix en emmascarament cap endavant (pre-emmascarament) i enmascarament cap enrere (post-emmascarament). El temps de post-emmascarament serà més llarg, aproximadament 10 vegades el del pre-emmascarament.
L’efecte d’emmascarament del domini temporal ajuda a eliminar el pre-eco.
4. els mitjans bàsics de codificació
1) Quantitzador i quantitzador
Quantització i quantitzador: la quantització converteix un senyal continu en temps discret en un senyal discret en temps discret. Els quantitzadors habituals són: quantitzador uniforme, quantitzador logarítmic i quantificador no uniforme. L'objectiu que persegueix el procés de quantificació és minimitzar l'error de quantificació i minimitzar la complexitat del quantificador (els dos són en si mateixos una contradicció).
(A) Quantificador uniforme: el rendiment més senzill i el pitjor, només adequat per a la veu telefònica.
(B) Quantificador logarítmic: és més complicat que el quantitzador uniforme i fàcil d’implementar, i el seu rendiment és millor que el quantificador uniforme.
(C) Quantificador no uniforme: segons la distribució del senyal, dissenyeu el quantificador. Es realitza una quantificació detallada quan el senyal és dens i una quantificació aproximada quan el senyal és escàs.
2) Codificador de veu
Hi ha tres tipus de codificadors de veu: (a) Codificador de forma d'ona; (b) Vocoder; (c) Codificador híbrid.
El codificador de forma d'ona té com a objectiu construir una forma d'ona analògica que inclogui el full de soroll de fons. En actuar sobre tots els senyals d’entrada, produirà mostres d’alta qualitat i consumirà una taxa de bits elevada. El vocoder no regenerarà la forma d'ona original. Aquest conjunt de codificadors extreurà un conjunt de paràmetres que s’envien a l’extrem receptor per obtenir el model de generació de veu. La qualitat de veu del vocoder no és prou bona. Codificador híbrid, que incorpora els avantatges del codificador de forma d'ona i el sonda.
2.1 Codificador de forma d'ona
El disseny del codificador de forma d'ona sovint és independent del senyal. Per tant, és adequat per a la codificació de diversos senyals i no es limita a la parla.
1) Codificació de dominis temporals
a) PCM: la modulació del codi d’impulsos, és el mètode de codificació més senzill. Només es tracta de la discretització i quantització del senyal, i sovint s’utilitza la logaritmització.
b) DPCM: modulació del codi d’impuls diferencial, que només codifica la diferència entre mostres. L'anterior o diverses mostres s'utilitzen per predir el valor de la mostra actual. Com més mostres s’utilitzen per fer prediccions, més precís serà el valor predit. La diferència entre el valor real i el valor predit s'anomena residual, que és l'objecte de la codificació.
c) ADPCM: modulació del codi de pols diferencial adaptatiu, codi de pols diferencial adaptatiu. És a dir, sobre la base de DPCM, el quantitzador i el predictor s’ajusten adequadament d’acord amb els canvis del senyal, de manera que el valor predit sigui més proper al senyal real, el residual sigui menor i l’eficiència de compressió sigui més gran.
(2) Codificació de dominis de freqüència
La codificació de dominis de freqüència consisteix a descompondre un senyal en una sèrie d’elements de freqüència diferents i realitzar una codificació independent.
a) Codificació de subbanda: la codificació de subbanda és la tècnica de codificació de dominis de freqüència més senzilla. És una tecnologia que transforma el senyal original del domini del temps al domini de la freqüència, després el divideix en diverses sub-bandes i els realitza codificació digital respectivament. Utilitza un grup de filtre de pas de banda (BPF) per dividir el senyal original en diverses sub-bandes (per exemple, m) (anomenades sub-bandes). Passeu cada subbanda a través de les característiques de modulació equivalents a la modulació d’amplitud d’una banda lateral, moveu cada subbanda a una freqüència pròxima a zero, passeu respectivament per BPF (un total de m) i, a continuació, transfereu cada subbanda a un ritme prescrit ( Velocitat de Nyquist) Es mostra el senyal de sortida de la banda inferior, i el valor mostrat generalment es codifica digitalment i es configuren m codificadors digitals. Envieu cada senyal codificat digital al multiplexor i, finalment, sortiu el flux de dades codificat per a la banda inferior.
Per a diferents subbandes, es poden utilitzar diferents mètodes de quantització i es poden assignar diferents nombres de bits a les subbandes segons el model de percepció de l’oïda humana.
b) codificació de transformació: codificació DCT.
5. Vocoder
Vocoder de canal: utilitza la insensibilitat de l’oïda humana a la fase.
vocoder homomorf: pot processar efectivament senyals sintètics.
Vocoder formant: la major part de la informació del senyal de veu es troba a la posició i amplada de banda del formant.
vocoder predictiu lineal: el codificador més utilitzat.
6. Codificador híbrid
El codificador de forma d'ona intenta preservar la forma d'ona del senyal codificat i pot proporcionar una veu d'alta qualitat a una velocitat de bits mitjana (32 kbps), però no es pot aplicar a ocasions de velocitat de bits baixa. El vocoder intenta generar un senyal auditiu similar al senyal codificat, i pot proporcionar una veu intel·ligible a una velocitat de bits baixa, però la veu resultant sona antinatural. El codificador híbrid combina els avantatges d’ambdós.
RELP: a partir de la predicció lineal, el residu es codifica. El mecanisme és: transmetre només una petita part dels residus i reconstruir tots els residus a l’extrem receptor (copieu els residus de la banda base).
MPC: codificació de polsos múltiples, que elimina la correlació dels residus, i s’utilitza per compensar la simple classificació de veus del vocoder en veus i sense veu sense defectes d’estats intermedis.
CELP: predicció lineal excitada del llibre de codis, que utilitza la predicció del tracte vocal i la cascada del predictor de to per aproximar millor el senyal original.
MBE: excitació multibanda, el propòsit és evitar un gran nombre de càlculs CELP, per obtenir una qualitat superior al vocoder.
El nostre altre producte:
