Algoritmi și Tehnologii Multimedia - Capitolul 3

Compresia audio

3.1 Activitatile de standardizare pentru codarea audio Hi-Fi

In acest capitol va fi descris algoritmul de codare pentru semnalele audio pentru standarul international ISO/IEC. Au fost stabiliti trei algoritmi standard pentru a fi utilizati in functie de numarul de canale si de frecventa de esantionare: MPEG-1 audio, MPEG-2 si MPEG-2 LSF. In functie de complexitatea si de calitatea realizata fiecare este clasificat in Leyer I/II bazat pe codarea pe sub-benzi si Leyer III bazat pe o combinatie intre codarea pe sub-benzi si codarea adaptiva a transformatei.

Transmisia eficienta si stocarea semnalelor audio sunt importante pentru citeva aplicatii cum ar fi audio digital, radiodifuziunea digitala prin satelit (DSB – Digital Satellite Broadcasting), stocarea semnalelor audio, conferinta la distanta si multimedia. ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 (the International Organization for Standardization/the International Electrotechnical Commission, 1st Joint Technical Committee, 29th Subcommittee, 11th Working Group) a studiat caile pentru proiectarea unui standard international pentru compresia semnalelor audio impreuna cu semnalele video sub 1,5 Mb/s. Rezultatul studiului, pentru doua canale de semnal cu frecventa de esantionare intre 32 kHz si 48 kHz, au fost publicate de ISO/IEC pe 1 august 1993 dupa aprobarea prin vot de tarile participante.

Acesta este cunoscut ca MPEG/audio faza 1, sau MPEG-1/audio. O parte a standardului MPEG-1 a fost stabilit ca standard ITU-R. De asemenea, au fost efectuate studii pentru extensia standardului MPEG-1 audio si pentru sisteme multicanal si multilingvistice si pentru o viitoare reducere a ratei de bit prin adoptarea unei frecvente joase de esantionare. Acestea reprezinta faza 2 a standardului si este denumit MPEG-2 audio. MPEG-2/audio a fost aprobat prin consens international la conferinta de la Singapore in noiembrie 1994 dupa care a fost publicat ca standard in 1995.

3.2 Structura algoritmului MPEG audio

Algoritmul MPEG audio este constituit din trei algoritmi diferiti: Layer I, Layer II si Layer III. Complexitatea creste de la Layer I la Layer III, cu o imbunatatire corespunzatoare in calitatea sunetului. Acestea pot fi in plus clasificate in MPEG-1, MPEG-2 MC (multichannel) si MPEG-2 LSF (low sampling frequency), in functie de numarul de canale codate si de frecventa de esantionare. Deoarece Layer I si Layer II sunt foarte asemanatoare, ele vor fi prezentate impreuna.

Partea comuna intre Layer I/II si Layer III este aceea ca algoritmii lor au la baza codarea pe sub-benzi cu 32 de benzi. Numarul de canale este doi, iar frecventa de esantionare este de 32, 44,1 sau 48 kHz. Aceste caracteristici reprezinta algoritmul MPEG-1/audio care reprezinta baza pentru toate codurile. Plecind de la algoritmul MPEG-1/audio, avind frecventele de esantionare 32, 44,1 si 48 kHz, a fost elaborat standardul MPEG-2 LSF care foloseste frecventele 16, 22,05 si 24 kHz. Crescind numarul de canale la 5 si prin imbunatatirea canalului de joasa frecventa a fost elaborat standardul MPEG-2 MC. Numarul de canale care pot fi manipulate de standardul MPEG-2/audio este denumit uneori 5,1, considerind ca imbunatatirea canalului este 0,1. Cind se compara MPEG-2/audio cu MPEG-1/audio ca standard, MPEG-1/audio ar putea fi numit MPEG-2 2C (doua canale) sau MPEG-2 HSF (frecventa mare de esantionare). In Fig. 3.1 este prezentata structura de baza a algoritmului MPEG audio. Din figura se vede clar ca MPEG-1/audio este nucleul algoritmilor MPEG-2/audio.