Квантование и распределение битов

Все вышеописанные операции не сокращали заметно объем данных, они были как бы подготовительным этапом к собственно сжатию звукоданных. Как и при компрессии цифровых видеосигналов, основное сжатие происходит в квантователе. Исходя из принятых ПАМ решений о переквантовании отсчетов в отдельных частотных полосах, квантователь изменяет шаг квантования таким образом, чтобы приблизить шум квантования в данной полосе к вычисленному порогу маскирования. При этом на отсчет может понадобиться вместо 16...20 всего 4 или 5 битов! Возможны три стратегии распределения битов.

В системе с прямой адаптацией кодер производит все расчеты и посылает результаты декодеру. Преимущество данного способа в том, что алгоритм распределения битов может обновляться и изменяться, не затрагивая работы декодера. Однако для пересылки дополнительных данных декодеру расходуется заметная часть общего запаса битов. Система с обратной адаптацией осуществляет одинаковые расчеты и в кодере, и в декодере, поэтому нет необходимости пересылать декодеру дополнительные данные. Однако сложность и стоимость декодера значительно выше, чем в предыдущем варианте, и любое изменение алгоритма требует обновления или переделки декодера. Компромиссная система с прямой и обратной адаптацией разделяет функции расчета распределения битов между кодером и декодером таким образом, что кодер производит наиболее сложные вычисления и посылает декодеру только ключевые параметры, затрачивая на это относительно немного битов, декодер проводит лишь несложные вычисления. В такой системе кодер не может быть существенно изменен, но настройка некоторых параметров допустима.

Обобщенная схема звукового кодера и декодера, выполняющих цифровое сжатие согласно описанному алгоритму с прямой адаптацией, приведена на рис. 1.5,а.

Сигналы на выходе частотных полос объединяются в единый цифровой поток с помощью мультиплексора. В декодере процессы происходят в обратном порядке. Сигнал демультиплексируется, делением на масштабирующий множитель восстанавливаются исходные значения цифровых отсчетов в частотных полосах и поступают на объединяющий блок фильтров, который формирует на выходе поток звукоданных, адекватный входному, с точки зрения психофизиологического восприятия, звукового сигнала человеческим ухом.

Вариант схемы с обратной адаптацией показан на рис. 1.5,б.

Рисунок 1.5 Обобщенная структурная схема звукового кодера и декодера: а - с прямой адаптацией; б - с обратной адаптацией