Сжатие данных

Сжатие данных

Любой идеальный метод сжатия не должен допускать заметных потерь качества, то есть сокращение объема данных не должно приводить к потере информации. Это означает, что все изменения звукового сигнала должны быть ниже порога слышимости. Это особенно важно при записи на жесткий диск, когда необходимо гарантировать возможность многократной перезаписи фонограммы. Временная задержка, возникающая при преобразовании сигнала, должна быть минимальной для сохранения синхронности сигналов звука и изображения (менее 20 мс).

Применяемые на практике способы сжатия звукового сигнала базируются на двух основных методах: сокращении избыточности и релевантности (уместности или «существенности» деталей).

При преобразовании звукового сигнала в цифровую форму применение линейного квантования является нецелесообразным, так как не все отсчеты имеют одинаковую вероятность. Поэтому можно уменьшить объем передаваемых данных, присваивая наиболее часто встречающимся значениям более короткие кодовые слова. При этом информационное содержание сигнала не меняется. Такой метод с успехом применяется при передаче текста и изображений. В звуковом сигнале, однако, не удается получить большого коэффициента сжатия.

Более эффективным является использование физиологических свойств слухового аппарата. Так, ухо по-разному улавливает различия уровней сигнала при изменении не только его частоты, но и абсолютного уровня. В упомянутом выше методе перцептуального кодирования Audio MPEG Layer-3 производится динамическое присвоение битов каждому отсчету в соответствии с разрешающей способностью уха человека.

Разность между объемом информации, фактически воспринимаемым на слух, и объемом данных, получаемым при линейном квантовании звукового сигнала, называют иррелевантностью восприятия (субъективным «исчезновением» несущественных деталей). Для дальнейшего уменьшения потока передаваемых данных допускается усиление шума квантования. Необходимо лишь добиться того, чтобы шум квантования был всегда ниже порога слышимости.

Выигрыш в качестве дает также использование маскирования, под которым понимают психологический эффект, проявляющийся при определенных условиях как маскировка одних сигналов другими. Различают эффекты маскирования в одной и той же и в разных полосах частот, а также временное маскирование, которое может быть одновременным, опережающим и последующим.