Codificación de señal de audio y tipos de codificadores

Codificación de señal de audio

CODIFICACION PERCEPTUAL

Son, de las diversas técnicas para codificar audio, las más extendidas y de mayor éxito.

• La codificación está basada en el fenómeno de “enmascaramiento auditivo”.
• Estas codificaciones pueden ajustarse para ser:

• Lossy: Pérdidas de calidad medibles pero no perceptibles.
• Con pérdidas: Pérdida de calidad perceptible dependiendo de cuan bajo se quiera el Rb.

GENERALIDADES DEL PROCESO DE CODIFICACION

Sub-bandas.

Se procesa la señal para obtener N señales temporales correspondientes al filtrado paso banda con un banco de N filtros de igual ancho de banda relativo, qe cubran todo el espectro.

Cada salida se denomina “sub-banda”.

O bien se obtiene el espectro de la señal, separando los datos espectrales de cada una de las N sub-bandas.

Si se cumplen ciertas condiciones en los filtros y se preservan los datos, se puede reconstruir (sintetizar) la señal a partir de las sub-bandas, con otro banco de filtros paso-banda de síntesis o interpolación.

Basta codificar y transmitir los datos de las sub-bandas. -El número de muestras a codificar en total resulta ser igual al número de muestras de la señal original, ya que el Rb de cada sub-banda es Rb/N.

RECUANTIFICACION PERCEPTUAL

La idea es controlar el número de bits asignado a cada sub-banda en base al criterio de que las pérdidas provocadas no se noten (“lossy compression”).

Para ello se debe analizar la señal en base al modelo de la percepción sonora del ser humano y decidir en cada momento qué subbandas pueden recuantificarse y cuánto.

CLAVES SOBRE PERCEPCION SONIDO

• Las vibraciones acústicas que llegan al oído interno excitan la membrana basilar desde su inicio hasta una distancia que es mayor cuanto menor es la frec.
• El grado de excitación de cada punto de la membrana varía, presentando un máx tanto más lejos cuanto menor es la frec, presentando un comportamiento “sintonizado” o pasobanda.
• El efecto de enmascaramiento provoca qe el umbral para qe un tono sea audible no sea único, sino que depende de qé otros tonos o ruidos estén simultáneamente excitando una zona común de la membrana basilar.
• Determinados sonidos, con determinado nivel, pueden provocar que otro sonido no sea audible si este no alcanza un umbral.
• Las frecuencias más altas son fácilmente enmascaradas por una frecuencia inferior.
• Desde un punto de vista de detección de niveles de los sonidos, el oído funciona como un banco de filtros en bandas, denominadas “Bandas Críticas”
• Umbral de enmascaramiento:

CALCULO DEL MODELO DE ENMASCARAMIENTO

En paralelo al procesado del banco de sub-bandas, se realiza el procesado del modelo perceptual.

El modelo perceptual suele calcularse con un análisis espectral más detallado del que se conseguiría analizando directamente las sub-bandas.

Todo este análisis suele hacerse, al menos, sobre una FFT de 1024 puntos realizada directamente sobre la señal de audio a codificar.

Esto permite también identificar mejor los sonidos enmascarantes.

TIPOS DE CODIFICADORES DE AUDIO

MPEG

El procesado de cada subbanda se hace en bloque de datos que dan lugar a una TRAMA de señal de salida.

MPEG-2

Si la señal a codificar ESTEREO (2 canales) o multicanal.

CODIFICACION MULTICANAL

Usa sistema 3/2 con un LFE opcional (5.1).

MPEG LAYER 3

MPEG‐1/2 Layer III es la codificación conocida simplemente como MP3.

AAC(CODIFICACION DE AUDIO AVANZADA)

La versión de alta eficiencia es HE‐AAC y la reciente HEAAC v2.0.

DOLBY AC-3

Codificación a entre 56 kb/s y 640 kb/s.