Gemeinsame Kodierung - Joint encoding

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Nicht zu verwechseln mit der gemeinsamen Quell- und Kanalcodierung .

In der Audiotechnik , gemeinsame Codierung bezieht sich auf eine Verbindung von mehreren Kanälen von ähnlichen Informationen , die während kodieren , um eine höhere Qualität zu erhalten, eine kleinere Dateigröße, oder beides.

Gemeinsame Stereoanlage

Der Begriff Joint Stereo hat an Bedeutung gewonnen, da das Internet die Übertragung von Audio mit relativ niedriger Bitrate und akzeptabler Qualität mit bescheidenen Internetzugangsgeschwindigkeiten ermöglicht hat. Joint Stereo bezieht sich auf eine beliebige Anzahl von Codierungstechniken, die für diesen Zweck verwendet werden. Hier werden zwei Formen beschrieben, die beide auf unterschiedliche Weise mit unterschiedlichen Codecs wie MP3 , AAC und Ogg Vorbis implementiert werden .

Intensitäts-Stereokodierung

Diese Form der gemeinsamen Stereoanlage verwendet eine als gemeinsame Frequenzcodierung bekannte Technik , die nach dem Prinzip der Schalllokalisierung funktioniert . Das menschliche Gehör ist bei der Wahrnehmung der Richtung bestimmter Audiofrequenzen überwiegend weniger akut. Durch Ausnutzen dieser Eigenschaft kann die Intensitäts-Stereokodierung die Datenrate eines Audiostreams mit geringer oder keiner wahrgenommenen Änderung der scheinbaren Qualität verringern.

Insbesondere ist die Dominanz der interauralen Zeitunterschiede (ITD) für die Schalllokalisierung durch den Menschen nur bei niedrigeren Frequenzen vorhanden. Damit bleiben interaurale Amplitudenunterschiede (IAD) als dominanter Ortsindikator für höhere Frequenzen. Die Idee des Intensity - Stereo - Codierung ist das untere Spektrum in nur einen Kanal zu fusionieren (also allgemeine Unterschiede zwischen den Kanälen zu reduzieren) und eine kleine Seiten Informationen zu übertragen , wie zu schwenken bestimmte Frequenzbereiche , die mir zu erholen IAD cues.

Diese Art der Codierung rekonstruiert das Originalaudio aufgrund des Informationsverlusts nicht perfekt, was zu einer Vereinfachung des Stereobildes führt und wahrnehmbare Komprimierungsartefakte erzeugen kann . Bei sehr niedrigen Bitraten führt diese Art der Codierung jedoch normalerweise zu einem Gewinn an wahrgenommener Audioqualität. Es wird von vielen Audiokomprimierungsformaten (einschließlich MP3 , AAC , Vorbis und Opus ) unterstützt, jedoch nicht immer von jedem Encoder.

M / S-Stereokodierung

Die M / S-Stereokodierung wandelt den linken und den rechten Kanal in einen Mittelkanal und einen Seitenkanal um. Der mittlere Kanal ist die Summe der linken und rechten Kanäle oder . Der Seitenkanal ist die Differenz zwischen dem linken und dem rechten Kanal oder . Im Gegensatz zur Intensitäts-Stereokodierung ist die M / S-Codierung ein Sonderfall der Transformationscodierung und behält das Audio perfekt bei, ohne Artefakte einzuführen. Verlustfreie Codecs wie FLAC oder Monkey's Audio verwenden aufgrund dieser Eigenschaft eine M / S-Stereocodierung.

Um das ursprüngliche Signal zu rekonstruieren, werden die Kanäle entweder addiert oder subtrahiert

Diese Form der Codierung wird manchmal auch als Matrix-Stereo bezeichnet und in vielen verschiedenen Formen von Audioverarbeitungs- und Aufzeichnungsgeräten verwendet. Es ist nicht auf digitale Systeme beschränkt und kann sogar mit passiven Audio- Transformatoren oder analogen Verstärkern erstellt werden . Ein Beispiel für die Verwendung von M / S - Stereo ist in FM - Stereo - Rundfunk, wo moduliert die Trägerwelle und moduliert ein Unterträger . Dies ermöglicht die Abwärtskompatibilität mit Mono-Geräten, für die nur der Mittelkanal erforderlich ist. Ein weiteres Beispiel für M / S-Stereo ist die stereophone Mikrorillenaufnahme . Die seitlichen Bewegungen eines Stifts repräsentieren die Summe zweier Kanäle und die vertikale Bewegung repräsentiert die Differenz zwischen den Kanälen.

Gemeinsame Frequenzcodierung

Die gemeinsame Frequenzcodierung ist eine Codierungstechnik , die bei der Audiodatenkomprimierung verwendet wird , um die Datenrate zu reduzieren .

Die Idee ist, einen bestimmten Frequenzbereich mehrerer Tonkanäle zusammenzuführen, so dass die resultierende Codierung die Toninformationen dieses Bereichs nicht als Bündel separater Kanäle, sondern als einen homogenen Datenstrom beibehält. Dadurch wird die ursprüngliche Kanaltrennung dauerhaft zerstört, da die Informationen nicht genau rekonstruiert werden können, der erforderliche Speicherplatz jedoch erheblich verringert wird. Nur einige Formen von Gelenkstereo verwenden die Gelenkfrequenzcodierungstechnik, wie beispielsweise die Intensitätsstereokodierung.

Implementierungen

Bei Verwendung im Rahmen des MP3-Komprimierungsprozesses verwendet Joint Stereo normalerweise mehrere Techniken und kann für jeden MPEG-Frame zwischen diesen wechseln. In der Regel verwendet der gemeinsame Stereomodus eines modernen Encoders für einige Frames M / S-Stereo und für andere L / R-Stereo, je nachdem, welche Methode das beste Ergebnis liefert. Encoder verwenden unterschiedliche Algorithmen, um zu bestimmen, wann und wie viel Speicherplatz jedem Kanal zugewiesen werden muss. Die Qualität kann leiden, wenn das Umschalten zu häufig ist oder wenn der Seitenkanal nicht genügend Bits erhält. Mit einigen Codierungssoftware ist es möglich, die Verwendung von M / S-Stereo für alle Frames zu erzwingen und den gemeinsamen Stereomodus einiger früher Encoder wie Xing nachzuahmen . Innerhalb des LAME- Encoders wird dies als Zwangsgelenk-Stereo bezeichnet.

Wie bei MP3 können Ogg Vorbis- Stereodateien entweder L / R-Stereo oder gemeinsames Stereo verwenden. Bei Verwendung von gemeinsamem Stereo können sowohl M / S-Stereo- als auch Intensitäts-Stereomethoden verwendet werden. Im Gegensatz zu MP3, bei dem M / S-Stereo (wenn verwendet) vor der Quantisierung angewendet wird, wendet ein Ogg Vorbis-Encoder nach der Quantisierung M / S-Stereo auf Samples im Frequenzbereich an, was die Anwendung von M / S-Stereo zu einem verlustfreien Schritt macht. Nach diesem Schritt kann jeder Frequenzbereich durch Entfernen des entsprechenden Teils des Seitenkanals des M / S-Signals in Intensitätsstereo umgewandelt werden. Die Bodenfunktion von Ogg Vorbis sorgt für das erforderliche Schwenken von links nach rechts.

Verweise

Externe Links