集成电路系统和芯片设计
集成电路系统和芯片设计
1
六、音频压缩
1、概述 2、心理声学模型 3、数字声音压缩原理 4、快速傅里叶变换FFT 5、动态比特分配 6、音频压缩标准
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胡锦涛给青年提5希望:敢于吃苦不怨天尤人
青年要干成一番事业,就必须不畏艰难、矢志奋斗。 广大青年一定要牢记“忧劳兴国、逸豫亡身”的道理, 敢于吃苦、勇挑重担,不怨天尤人、不贪图安逸,依 靠自己的辛勤努力开辟人生和事业的前进道路;一定 要牢记“天下大事、必作于细”的道理,从小事做起、 从基础做起,不沉湎幻想、不好高骛远,用埋头苦干 的行动创造实实在在的业绩;一定要牢记“艰难困苦、 玉汝于成”的道理,迎难而上、百折不挠,不畏惧挫 折、不彷徨退缩,在千磨万击中历练人生、收获成功。
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生成多项式要求
1.生成多项式的最高位和最低为必须为1 2.当信息任何一位发生错误时,被生成多项式模2
运算后使余数不为0 3.不同位发生错误时,应该使余数不同 4.对余数继续做模2除,应使余数循环
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应用举例
▪ 设待发送的数据m(x)为7位的二进制数据 101 1001;
▪ CRC-4的生成多项式为g(x)=x4+x3+1,阶数r 为4,即11001
错位取反便可以得到正确数据:101 1001 1010
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生成多项式11001出错位表
余数
1 100 1001 1111 1110 1010
出错位
第一位 第三位 第五位 第七位 第九位 第十一位
余数
10 1000 1011 111 101 11
出错位
第二位 第四位 第六位 第八位 第十位 第一、二位
如果接收到数据为:101 1011 1010 检测过程:
101 1011 1010 110 001 1010 1100 1
1 0010 1 1001
1011
接收到的数据不能被生成多项式整除,说明所接收到的数据是错误的根据所得
余数1011查生成多项式11001出错位表便可以知道是第6位出错了,只要将该出
5 10
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f [KHz]
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六、音频压缩 临界频带
声压 (dB
)
SMR
SN R
掩蔽音
掩蔽阈值曲线
临界频带内 最小掩蔽阈值
MN
R mbit量化器
的噪声电平
临界频带
邻近频带 频率(Hz)
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六、音频压缩
滤波器组的带宽与临界频带带宽的比较
六、音频压缩 时间掩蔽效应
掩蔽音
声 前掩蔽 同期掩蔽 压 级
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六、音频压缩
MPEG标准
MPEG1
Motion Picture Experts Group
——Layer1
——Layer2, MUSICAM Masking Pattern adapted
Universal Subband Intergrated Coding And Multiplexing
重排序
NAL
熵编码
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六、音频压缩
1、概述 2、心理声学模型 3、数字声音压缩原理 4、快速傅里叶变换FFT 5、动态比特分配 6、音频压缩标准
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六、音频压缩
1、概述
声音压缩的可能性 编解码方法 MPEG标准
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六、音频压缩
声音压缩的可能性
声音信号中的“冗余”部分
——幅度非均匀分布,小幅度样值出现概率高 ——样值间的相关性,取样频率越高,相关性越大 ——周期间的相关性,特定瞬间只存在少数频率分量
除法次数
110 01
1
11 1101 0000
11 001
2
1111 0000
1100 1
3
11 1000
11 001
4
1010
由以上计算得该数据的4位CRC校验位为: 1010
所以发送端发送该数据时的码字为:101 1001 1010
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接收端检测收到的数据
被除数:接收端收到的数据为:101 1001 1010
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六、音频压缩
频率掩蔽效应
心理声学模型
时间掩蔽效应 ——前期掩蔽 ,同期掩蔽 ,后期掩蔽
子带编码 ——使各子带的量化噪声尽量处于掩蔽阈值以下
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六、音频压缩
频率掩蔽效应
80 dB
60
1KHz单频音
掩蔽阈值
40
不能听到的 声音
声 20 压 级
0
绝对掩蔽阈值
0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2
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国际标准化的四种CRC码
CRC码
生成多项式
CRC-12
X 12 X 11 X 3 X 2 X 1
CRC-16 CRC-CITT CRC-32
X 16 X 15 X 2 1
X 16 X 12 X 5 1
X 32 X 26 X 23 X 22 X 16 X 12 X 11 X 10 X8 X 7 X 5 X 4 X 2 X 1
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三、H264/AVC编码器
Fn 当前
ME
F'n-1 参考
帧内预 测选择
F'n
滤
重建
波
+ Dn T -
帧间
MC P
帧内 预测 帧内
+ D'n T-1
uF'n +
X
NAL
Q
重排序 熵编码
Q-1
4
四、H264/AVC解码器
帧间
F'n-1
MC
参考
P
帧内
预测 帧内
F'n
滤
重建
波
+ T-1
uF'n +
X
Q-1
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CRC算法
▪ 原始数据为k位,即信息
位k位,M(X)
▪ 产生的校验位CRC码R(X) 为r位,则多项式G(X)为
Xr *M(X)
R(X )
Q(X )
G(X )
G(X )
r+1位(总是比校验位多
一位)
X r * M (X ) R(X ) Q(X )*G(X )
▪ 运算采用的是模2相加的
方法
0
B. 1000100101001
1
C. 1000101101001
0
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CRC校验
▪ CRC校验的基本思想是利用线形编码理论,在发 送端根据要发送的k位二进制码序列,以一定的 规则产生一个校验用的监督码(即CRC码)r位, 并附在信息后面,构成一个新的二进制码序列共 (k+r)位,最后发送出去。在接收端,根据信息 码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定 传送中是否出错
后掩蔽
时间
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六、音频压缩
动态比特分配
分配原则:使量化噪声尽可能处于掩蔽曲线以下
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六、音频压缩 快速傅里叶变换FFT
将PCM信号通过滤波器组转换到32个子带 将宽带时域信号分为512个子带,补偿分析子带滤波
器频率分辨率不足 既有足够的时间分辨率,又有足够的频率分辨率 足够高的频率分辨率可以实现尽可能低的数据率 足够高的时间分辨率可以确保在短暂冲击声音信号
——Layer1
——Layer2, MUSICAM Masking Pattern adapted
Universal Subband Intergrated Coding And Multiplexing
——Layer3, MP3
MPEG2 MPEG2 BC: 支持多声道声音形式; 低采样率扩展 MPEG2 AAC Advanced Audio Coding 高分辨率滤波器组、预测技术、霍夫曼编码
——Layer3, MP3
MPEG2 MPEG2 BC: 支持多声道声音形式; 低采样率扩展 MPEG2 AAC Advanced Audio Coding 高分辨率滤波器组、预测技术、霍夫曼编码
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六、 音频压缩
AAC编码 流程
听觉系统 感知模型
前一 帧的 量化 频谱
迭代环
数码率 失真
控制处 理
声音信号中的“不相关”部分
——人耳对信号的幅度、频率、时间具有有限分辨力 感知编码(Perceptual Coding) 音频编码的主流方向
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六、音频压缩
波形编码 子带编码 变换编码 参数编码
编解码方法
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六、音频压缩
MPEG标准
MPEG1
Motion Picture Experts Group
MPEG-4 HE AAC
增加频带复制SBR (Spectral Band Replication) 高频部分则通过高质量的变换算法从低频部分重建
MPEG-4 HE AAC V2
增加了参数立体声PS (Parametric Stereo) 借助立体声参数在单声道信号上合成重建立体声信号
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七、信道编码与差错控制
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七、信道编码与差错控制
奇偶校验, CRC, fire Viterbi, RS LDPC
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七、信号处理和传输
纠错
香农(Shannon) 第二定理
当消息传输率低于信道容量时,可以通过某种 编译码方法,使错误概率为任意小
信息系统传输模型
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七、信号处理和传输 奇偶校验
奇偶校验
A. 1000110101001
1、信道编码又称差错控制编码 2、信源编码后的信号必需信道编码后才能传送 3、信道编码: 在信源编码后的数据流中, 人为地加进冗余信息, 使得接收端可以识别和纠正传输差错
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七、信道编码与差错控制
传输差错分类