Компрессия звуковых сигналов с использованием алгоритма дельта-преобразования второго порядка для компьютерных систем конференцсвязи

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

В рамках проекта особое внимание уделено решению следующих ключевых проблем:

♦ обеспечение высокой производительности аудиовидеокодирования за счет использования оригинальных быстродействующих алгоритмов компрессии/декомпрессии на основе оптимизированных дельтапреобразований второго порядка и увеличение за счет этого количества участников сеанса связи;

♦ адаптация качества кодирования (объема выходных данных) аудио- и видеокодеков к динамически изменяющейся пропускной способности канала связи (IP-сети);

♦ ограничение несанкционированного доступа к передаваемым медиаданным путем реализации быстродействующего алгоритма криптографического преобразования, основанного на свойствах дельтапоследовательности второго порядка;

♦ поддержка многоточечной конференцсвязи в локальных и корпоративных IP-сетях без использования выделенного аппаратного или программного сервера управления конференцией;

♦ программная реализация модулей аудио- и видеокомпрессии в формате стандартных кодеков ОС Windows, что позволяет использовать их не только в разрабатываемой системе конференцсвязи, но и в любых других приложениях Windows.

УДК 681.3.06

А.А. Хаджинов

КОМПРЕССИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛГОРИТМА ДЕЛЬТА-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ КОНФЕРЕНЦСВЯЗИ

Современные системы многоточечной видеоконференцсвязи невозможно представить без специальных аппаратных или программных модулей поддержки и контроля передачи данных (MCU). Наличие подобных модулей существенно усложняет архитектуру и сильно увеличивает стоимость систем конференцсвязи. Большинство современных алгоритмов компрессии аудиоинформации с достаточно высоким коэффициентом сжатия характеризуются высокой трудоемкостью, что накладывает определенные ограничения на использование этих алгоритмов в системах конференцсвязи, где необходима обработка нескольких потоков аудиоданных.

Алгоритм сжатия аудиоинформации на основе дельта-преобразования второго порядка [1] обладает низкой трудоемкостью и позволяет на основе единого алгоритмического подхода выполнять кодирование звуковых сигналов различной природы (речь, пение, музыка). Кроме того, в алгоритме имеется возможность адаптивной настройки скорости выходного потока к пропускной способности канала связи за счет изменения частоты поддискретизации исходного сигнала. Кодек компрессии аудиоинформации на основе дельта-преобразования второго порядка содержит стандартный интерфейс системных кодеков и может использоваться различными Windows-приложениями для кодирования и декодирования звуковых данных. Интерфейс взаимодействия кодека с операционной системой Microsoft Windows построен с использованием технологии DirectShow пакета DirectX.

Секция математического обеспечения и применения ЭВМ

В рамках разрабатываемой системы видеоконференцсвязи планируется проведение экспериментальных исследований методов синхронизации аудио- и видеопотоков, а также алгоритмов микширования аудиосигналов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

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

УДК 681.3.01

К.В. Погорелов

ВИДЕОКОДЕК ДЛЯ СИСТЕМЫ МНОГОТОЧЕЧНОЙ

ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ

Одним из перспективных направлений развития современных систем аудиовидеоконференцсвязи является использование локальных и глобальных высокоскоростных 1Р-сетей. Существующие системы 1Р-конференцсвязи характеризуются малой эффективностью при работе с несколькими аудио и видеопотоками, недостаточными возможностями по управлению качеством видеосигнала и высокой стоимостью. С учетом этих недостатков была спроектирована и разрабатывается система многоточечной конференцсвязи, особое внимание в которой уделено модулю видеокомпрессии.

Видеокодек реализует схему внутри- и межкадрового кодирования. Для внутрикадрового кодирования используются оригинальные алгоритмы оптимизированных дельта-преобразований второго порядка [1,2]. При межкадровой компрессии формируется разностный кадр из непересекающихся блоков размером 4х4 пиксела, к которым применяется алгоритм кодирования на основе корректирующих матриц, отражающих наиболее вероятные структуры блоков разностных кадров [3]. Для сглаживания пульсации трафика при передаче применяется буферизация сжатого потока и управление степенью компрессии аудио- и видеоинформации на основании характеристик канала связи.

Производительность разработанного видеокодека в среднем в 2,2 раза (при кодировании), и в среднем в 2,5 раза (при декодировании) превосходят программный кодек MPEG-1 при примерно одинаковых показателях эффективности кодирования (РеШ:шт IV 1,4 ГГ ц, 256 Мб, Windows ХР).

Полученные результаты позволяют говорить о перспективности разработанных методик кодирования и передачи данных конфкренцсвязи по сети и возможности их использования при разработке систем передачи и хранения аудиовизуальной информации общего и специального назначения (в том числе с защитой от несанкционированного доступа), конференцсвязи и др.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

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

2. Кравченко П.П., Хусаинов Н.Ш., Погорелов К.В. Цифровая компрессия аудиовизуальной информации на основе алгоритмов оптимизированных дельта-преобразований второго