Компрессия звуковых данных на основе оптимизированных дельта-преобразований второго порядка

УДК 681.3.01

А. А. Хаджинов

КОМПРЕССИЯ ЗВУКОВЫХ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ДЕЛЬТА-ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Существующие методы компрессии звуковых данных можно разделить на четыре категории: методы кодирования формы сигнала, сжатие речевых данных на основе вокодеров, методы компрессии в частотной области и кодирование с использованием wavelet-преобразований. Для достижения оптимального соотношения между трудоемкостью и степенью сжатия авторами предлагается использование для компрессии аудиоданных алгоритмов оптимизированных по точности и быстродействию дельта-преобразований второго порядка.

В основе алгоритма лежит построение для дискретизированного звукового сигнала аппроксимирующей функции, вторые разности которой представляются в виде одинаковых по модулю и отличающихся по знаку квантов [1]. Это дает возможности осуществлять передачу и хранение информации на уровне одноразрядных значений, за счет чего и достигается уплотнение данных. Обработка аудиоданных выполняется с разбиением входного потока на независимые фрагменты. Для каждого фрагмента оптимальным образом вычисляются параметры преобразования, которые используются в дальнейшем при кодировании.

В декодере, на основании полученных параметров алгоритма дельтамодуляции и последовательности знаков квантов модуляции, выполняется демодуляция значений звукового фрагмента, которая и подается на выход декодера.

Разработанный алгоритм компрессии звуковых данных на основе оптимизированных дельта-преобразований второго порядка характеризуется высоким быстродействием. Трудоемкость восстановления одного звукового отсчета составляет порядка двух операций целочисленного сложения. Особенностью разработанного подхода является так же возможность использования кодера как в режиме с постоянной скоростью выходного потока, так и в режиме работы с адаптацией скорости выходного потока к фактической пропускной способности канала связи за счет варьирования числа бит для представления закодированных отсчетов звуковых данных.

Представленный алгоритм компрессии звуковых данных был использован при разработке опытного образца системы многоточечной видеоконференцсвязи для корпоративных Ш-сетей. Низкая трудоемкость алгоритмов компрессии и, особенно, декомпрессии позволяет поддерживать сеанс видеоконференцсвязи одновременно с восьмью терминалами без необходимости использования выделенного сервера управления конференцией.

1. Кравченко П.П. Основы теории оптимизированных дельтапреобразований второго порядка. Цифровое управление, сжатие и параллельная обработка информации. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1997.