فشرده‌سازی داده‌های صوتی کیست؟ توضیح بده.
نوعی از فشرده‌سازی داده‌است که به منظور کاهش اندازه فایل‌های صوتی طراحی شده‌است. الگوریتم‌های فشرده‌سازی صوتی در نرم‌افزارهای کامپیوتری تحت عنوان رمزگذارهای صوتی(audio codecs) اجرا می‌شوند. نوعی الگوریتم‌های فشرده‌سازی صوتی عملکرد ضعیفی در برابر داده‌های صوتی دارند و به ندرت کاهش اندازه فایل به میزان کمتر از ۸۷٪ اندازه فایل اصلی می‌رسد و برای استفاده در زمان کنونی طراحی نشده‌اند. در نتیجه الگوریتم‌های بدون اتلاف و پراتلاف صوتی خاصی ایجاد شده‌اند. الگوریتم‌های پراتلاف ضریب تراکم بیشتری را فراهم می‌کنند و در وسایل صوتی اصلی مصرف‌کنندگان استفاده شده‌اند. همچون فشرده‌سازی عکس، در فشرده‌سازی صوتی هم از هر دو روش بدون اتلاف و پراتلاف استفاده می‌شود، اما پراتلاف برای مصارف روزانه رایج‌تر است. در هر دو روش فشرده‌سازی‌بدون اتلاف و پراتلاف با استفاده از روش‌هایی مثل کدگذاری، شناسایی الگو و محاسبه خطی برای کاهش مقدار اطلاعات استفاده شده برای توصیف داده‌ها افزونگی(redundancy) اطلاعات کاهش می‌یابد.فشرده‌سازی بدون اتلاف صوت.از زمانی که ذخیره‌ساز فایل(file storage)و پهنای‌باند ارتباطات (communications bandwidth)ارزانتر و در دسترسبیشتر قرار گرفته‌اندمحبوبیت فرمت‌های بدون اتلاف مثلMonkey's Audio,FLAC,Shorten بسرعت افزایش یافته‌است و مردم برای ذخیره‌کردن دایمی فایل‌های صوتی خود آن‌ها را انتخاب می‌کنند. کاربران اولیه فشرده‌سازی بدون اتلاف مهندسین صدا، علاقه‌مندان به موسیقی و مشتریان آن‌ها بودند که در مقایسه با تغییرات برگشت‌ناپذیر تکنیک‌های فشرده‌سازی پراتلاف ترجیح می‌دادند یک کپی دقیق از فایل‌های صوتی خود داشته‌باشند و از روش‌های بدون اتلاف استفاده می‌کردند. نرخ‌های فشرده‌سازی برای فشرده‌سازی بدون‌اتلاف داده‌هاهم مشابه با آنهاست (نزدیک به ۵۰–۶۰٪ اندازه اصلی). فرمت‌های بدون‌اتلاف مثل Dolby TrueHD به وسیلهٔ فرمت‌های high definition DVD معرفی‌شده‌اند. ذخیره‌کردن تمام داده‌های درون یک رشته صوتی ودست‌یافتن به یک فشرده‌سازی اساسی بسیار دشوار است. ابتدا اینکه، اکثریت وسیع ضبطکننده‌های صدا بسیار پیچیده هستند چون از دنیای واقعی ضبط می‌کنند. یکی از روش‌هایکلیدی فشرده‌سازی پیدا کردن الگو و تکرار است، داده‌های با بی‌نظمی بیشتر مثل صوتنمی‌توانند به خوبی فشرده شوند. در وضعیت مشابه، عکس‌ها با روش‌های بدون‌اتلاف هم نسبتبه عکس‌های کامپیوتری تولید شده کمتر فشرده می‌شوند. اما به‌طور قابل توجه حتی صداهایکامپیوتری تولیدشده هم می‌توانند شامل شکل‌موج‌های(waveform) بسیار پیچیده باشند تامورد استفاده بسیاری از الگوریتم‌های فشرده‌سازی قرار بگیرند. ماهیت شکل‌موج‌هایصداکه معمولاًساده‌کردن آن‌ها (لزوماً پراتلاف) بدون اطلاعات فرکانسی مکالمه که بهوسیله گوش انسان قابل تشخیص هستند دشوار است لازم است. ودلیل دوم هم این است که ارزش‌های الگوهای صوتیبه سرعت تغییر می‌کنند بنابراین الگوریتم‌های فشرده‌سازی عمومی برای صوت، و رشته‌هایبایتی متوالی که معمولاً مورد استفاده قرار نمی‌گیرند خوب عمل نمی‌کند. به‌هرحالحلقه بافیلتر [-۱ ۱] (که اولین متفاوت را می‌گیرد) دقت می‌کند تا کمیطیف را سفید کند(&gt;decorrelate یا یکنواخت کند) بدین وسیله به رمزگشای فشرده‌سازیبدون اتلاف اجازه می‌دهد تا این کار را انجام دهد. کدگشایی به وسیله کدگشا(decoder)سیگنال اصلی را برمی‌گرداند. رمزگذارهاییمثل &gt;FLAC, Shorten وTTA از پیش‌بینی خطی برای تخمین طیف سیگنال استفاده می‌کنند. درکدکننده، معکوس تخمین‌زننده برای یکدست کردن سیگنال به وسیلهٔ حذف نقاط ماکزیمم طیفیاستفاده می‌شود در حالی که به هنگامبازکردن کد تخمین‌زننده برای ساخت مجدد سیگنال اصلی استفاده می‌شود. کدکننده‌های صوتی بدون اتلاف مشکل کیفیتی ندارندبنابراین قابلیت‌های استفاده از آن‌ها می‌تواند پیش‌بینی شود به وسیله: · سرعت فشرده‌سازی وبازکردن آن · درجه فشرده‌سازی · نرم‌افزار و سخت‌افزارحمایت‌کننده · نیرومندی و تصحیحخطافشرده‌سازی صوتی پراتلاف. فشرده‌سازی صوتی پراتلاف در محدوده وسیعیاز برنامه‌های کاربردی بشدت استفاده می‌شود. به عبارت دیگر در استفاده مستقیم(mp3 playerهایا کامپیوترها)، رشته‌های صوتی دیجیتالی فشرده‌شده‌استفاده شده در اکثر DVDهایتصویری، تلویزیون‌های دیجیتال، رسانه‌های موجود در اینترنت، ماهواره و کابل رادیو وبه صورت تصاعدی در خبرگزاری‌های رادیویی زمینی. فشرده‌سازی پراتلاف با دور انداختنداده‌های کم اهمیت به نحوی به فشردگی خیلی بیشتری نسبت به فشرده‌سازی بدون اتلافدست می‌یابد (داده‌ها به ۵تا۲۰ درصد رشته اصلی کاهش می‌یابند در مقایسه با۵۰تا۶۰درصد در بدون اتلاف). نوآوری فشرده‌سازی صوتی پراتلاف این است.که برای شناخت روح صوت (psychoacoustic) استفاده شود برای شناسایی داده‌هایی که درون رشته صوتی وجوددارند ولی نمی‌توانند توسط سیستم شنوایی انسان درک شوند. فشرده سازی پراتلاف بهوسیله شناسایی صداهایی که فکر می‌کند نامربوط درک شده، صداهایی که شنیدن آن‌ها بسیاردشوار است افزونگی دریافتی را کاهش می‌دهد. نمونه‌هایی شامل فرکانس‌های بالا یاصداهایی که هم‌زمان با صداهای بلندتر رخ می‌دهند یا اصلاً کد نمی‌شوند یا با دقتپایین کد می‌شوند. در حالی که کاهش یا حذف این صداهای «غیرقابل شنیدن»ممکن است درصد کمتری از بیت‌های ذخیره شده در فشرده‌سازی پراتلاف را باعث شوند،ذخیره‌سازی واقعی از تکمیل پدیده شکل‌دهی پارازیت حاصل می‌شود. کاهش تعداد بیتهای استفاده شده در کد یکسیگنال مقدار پارازیت درون سیگنال را افزایش می‌دهد. در فشرده‌سازی براساس شناختروح صوت (psychoacoustic) کلید واقعی «مخفی کردن» پارازیت تولیدشده توسط بیت‌های ذخیره شده در نواحی غیرقابل شنیدن رشته صوتی است. این امر بااستفاده کردن از تعداد بسیار کم بیت‌ها برای کد کردن فرکانس‌های بالای بیشترسیگنال‌ها نه برای اینکه سیگنال کمی اطلاعات فرکانسی بالا دارد (هرچند که اینامراغلب درست است) بلکه بیشتر به این دلیل که گوش انسان تنها می‌تواند سیگنال‌هایخیلی بلند درون منطقه رادرک کند صورت می‌گیرد؛ بنابراین پارازیتهای صوتی نازک تر«مخفی شده» و به سادگی شنیده نمی‌شوند. اگر با کاهش افزونگی دریافتی، فشردگی کافیبرای کاربرد خاصی بدست نیامد ممکن است نیاز به فشردگی پراتلاف بیشتری داشته باشیمو با توجه به فایل صوتی اصلی هنوز هم ممکن است تفاوت قابل درکی ایجاد نشود. بهعنوان مثال یک سخنرانی می‌تواند بسیار بیشتر از موسیقی فشرده شود. اکثر برنامه‌های فشرده‌سازی پراتلاف اجازه می‌دهند تا پارامترهای فشرده‌سازی برای رسیدن به یکنرخ مورد نظر ازداده‌ها منطبق شوند که به آن نرخ بیت می‌گویند. کاهش داده‌ها ممکناست به وسیلهٔ برخی از مدل‌ها بسته به اینکه چقدر نحوه درک صدا به وسیلهٔ گوش انسان مهم است.با هدف کار آمدی وبهینگی کیفیت برای نرخ داده مورد نظر عمل می‌کنند (مدل‌های مختلفیبرای این آنالیزهای ادراکی استفاده می‌شوند که برخی از آن‌ها برای انواع مختلف صدانسبت به بقیه مناسب تر هستند) حتی، با توجه به پهنای باند و حافظه لازم، استفادهاز فشرده‌سازی پراتلاف ممکن است در یک کاهش کیفیت صدا که محدوده آن از صفرتا بسیارزیاد است دیده شود اما معمولاًکاهش کیفیت آشکارا شنیدنی برای شنونده قابل قبولنیست. با توجه به این که داده‌ها در طول فشرده‌سازیپراتلاف از دست می‌روند و به وسیلهٔ بازگشایی قابل برگشت نیستند بعضی از مردم برایآرشیو کردن فایل‌ها در حافظه ممکن است ترجیح دهند که از فشرده‌سازی پراتلافاستفاده نکنند. با این وجود، حتی ممکن است کسانی که از فشرده‌سازی پراتلاف استفاده می‌کنند (برای استفاده‌های صوتی قابل حمل) بخواهند که یک نسخه بدون اتلاف آرشیویبرای سایر کاربردها حفظ کنند. به عبارت دیگر، تکنولوژی فشرده‌سازی برای دست یافتنبه حالتی از هنر فشرده‌سازی پراتلاف که نیازی به فشرده‌سازی بدون اتلاف نداشتهباشد به پیشرفت خود ادامه می‌دهد، تا داده‌های صوتی اصلی توسط کدگذار پراتلافجدید فشرده شوند. طبیعتاً در فشرده‌سازی پراتلاف (هم برای صوت و هم عکس) اگر داده‌ها باز شوند و مجدداً به صورت پراتلاف فشرده شوند کاهش کیفیت بیشتری حاصل می‌شود. روش‌های کد کردن.روش‌های دگرگونی دامنه.برای تصمیم‌گیری دربارهٔ اطلاعاتی درسیگنال صوتی که نامفهوم دریافت شده‌اند اکثرالگوریتم‌های فشرده‌سازی پراتلاف از تغییر شکل برای تبدیل دامنه زمانی شکل موج‌های نمونه گرفته شده به دامنه دگرگونی استفاده می‌کنند مثال: moditied discrete cosine transformروش‌های دامنه زمانی.نوعی دیگری از فشرده‌سازهای پراتلاف مثلکد کردن پیشگویانه خطی کاربردها. دراثرطبیعت الگوریتم‌های پراتلاف کیفیت صداوقتیکه فایل فشرده می‌شود ودوباره باز می‌شود از دست می‌رود و این امر باعث می‌شود کهفشرده‌سازی پراتلاف برای ذخیره کردن نتایج مداخله‌کننده در کاربردهای حرفه‌ایمهندسی صدامثل تدوین صداوضبط چند رسانه‌ای مناسب نباشد ولی به هر حال این روش‌هادر بین کاربران بسیار مطرح هستند (خصوصاً mp۳) که یک مگابایت آن می‌تواند یک دقیقه موسیقی با کیفیت کافی ذخیرهکند.کد کردن سخنرانی. کدکردن‌سخنرانی یکی‌ازانواع‌مهم فشرده‌سازی‌داده‌هایصوتی است. مدل‌های ادراکی برای تخمین آنچه که گوش انسان می‌تواند به صورتمعمول بشنود استفاده می‌شوند که قدری با روش استفاده شده برای موسیقی متفاوتاست این امر با ترکیب دو روش زیر صورت می‌گیرد: ۱. تن‌ها با کد کردن صداهایی که با صوت یک انسان می‌توانندایجاد شوند. ۲. دورریختن داه‌های اضافی درون یک سیگنال-- تنهانگهداری صداهای کافی برای ساخت مجدد «مفهوم» در مقایسه با محدوده کاملفرکانسی قابل شنیدن برای انسانمنابع.http://en.wikipedia.org/wiki/Audio_data_compression