Репликация спектральной полосы

Репликация спектрального диапазона ( SBR ) — это технология улучшения аудио или речевых кодеков , особенно на низких скоростях передачи данных , и основанная на гармонической избыточности в частотной области.

Его можно комбинировать с любым кодеком сжатия звука : сам кодек передает нижние и средние частоты спектра, а SBR воспроизводит более высокочастотный контент путем транспонирования вверх гармоник из нижних и средних частот в декодере. ^[1] Некоторая управляющая информация для восстановления огибающей высокочастотного спектра передается в качестве дополнительной информации.

При необходимости он также реконструирует или адаптивно смешивает шумоподобную информацию в выбранных диапазонах частот, чтобы точно воспроизвести сигналы, которые изначально не содержали тональных компонентов или содержали меньше их.

Идея SBR основана на том принципе, что психоакустическая часть человеческого мозга склонна анализировать более высокие частоты с меньшей точностью; таким образом, гармонические явления, связанные с процессом репликации спектральных полос, должны быть точными только в смысле восприятия, а не технически или математически точными.

История и использование

Шведская компания Coding Technologies (приобретенная Dolby в 2007 году) разработала и первой использовала SBR в своем кодеке aacPlus, производном от MPEG-2 AAC , который впервые появился в 2001 году. Этот кодек был представлен MPEG и лег в основу MPEG-2. 4 Высокоэффективный AAC (HE-AAC), стандартизированный в 2003 году. ^[2] Ларс Лильерид , Кристофер Кьёрлинг и Мартин Дитц получили премию IEEE Masaru Ibuka Consumer Electronics Award в 2013 году за свою работу по разработке и маркетингу HE-AAC. ^[3]^[4] Метод SBR компании Coding Technologies также использовался с WMA 10 Professional для создания WMA 10 Pro LBR и с MP3 для создания mp3PRO .

HE-AAC, использующий SBR, используется в таких системах вещания, как DAB+ , Digital Radio Mondiale (включая xHE-AAC ), HD Radio и XM Satellite Radio . ^[5]

Если проигрыватель не способен использовать дополнительную информацию, которая была передана вместе с «обычными» сжатыми аудиоданными, он все равно сможет воспроизводить «модульные» данные (например, дискретизированные с частотой 22,05 кГц вместо 44,1 кГц) как обычно. в результате получается глухой (поскольку высокие частоты отсутствуют), но в целом приемлемый звук. Это, например, тот случай, когда файл mp3PRO воспроизводится с помощью программного обеспечения MP3, неспособного использовать информацию SBR.

Opus Часть CELT выполняет спектральное сворачивание на уровне ячейки MDCT, что делает его гораздо менее продвинутым методом, но с меньшей задержкой по сравнению с SBR. ^[6]

Dolby Digital Plus (E-AC3) выполняет спектральное расширение (SPX). SPX преобразует высокочастотные компоненты в метаданные и аналогичен расчету многоканальной связи E-AC3. ^[7] Dolby AC-4 расширяет эту технологию до Advanced Spectral Extension (A-SPX) с возможностью чередования обычных, нерасширенных данных во временной или частотной области. В результате SPX можно выборочно отключить на сложных участках. ^[8]

Методы

Кодирование SBR создает субдискретизированный (обычно 2:1) аудиосигнал и навигационную информацию. В одной из ранних публикаций основные данные описываются как полученные с помощью анализа квадратурного зеркального фильтра (QMF) и средства оценки огибающей . ^[9]

Декодирование SBR требует транспонирования гармоник, растяжения времени звука и масштабирования высоты тона . ^[10]

Традиционный подход начинается с небольших интервалов дискретного преобразования Фурье (ДПФ), корректировки фазы, IDFT и заканчивается сложением с перекрытием. Этот метод чувствителен к переходным сигналам, которые могут вызывать эхо, поэтому требуется некоторое дополнение (50% в USAC) в ДПФ.
Более новый подход – QMF. Один единственный банк фильтров может выполнять всю операцию растяжения по времени и масштаба тона для снижения вычислительной сложности.

См. также

Внешние ссылки

SBR объяснен на странице Wayback Machine (архивировано 27 декабря 2014 г.) на странице Coding Technologies, описывающей SBR, как она появилась в 2007 году при приобретении Dolby.

Ссылки

^ Новак, Кларк. «Репликация спектральных диапазонов и кодирование aacPlus — обзор» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 ноября 2010 года . Проверено 8 февраля 2010 г.
^ ИСО (2003). «Расширение полосы пропускания, ISO/IEC 14496-3:2001/Поправка 1:2003» . ИСО . Проверено 13 октября 2009 г.
^ «Премия IEEE Масару Ибука в области бытовой электроники» . IEEE.org . Архивировано из оригинала 8 апреля 2010 года . Проверено 7 июля 2015 г.
^ «Интервью с Мартином Дитцем, Кристофером Кьёрлингом и Ларсом Лильджеридом» . Ютуб . Проверено 7 июля 2015 г.
^ «Радио XM – краткие факты» . Архивировано из оригинала 15 ноября 2006 года . Проверено 8 февраля 2010 г.
^ Жан-Марк Вален; Грегори Максвелл; Тимоти Б. Терриберри; Коэн Вос (17–20 октября 2013 г.). «Высококачественное кодирование музыки с малой задержкой в кодеке Opus» (PDF) . www.xiph.org . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Фонд Xiph.Org. п. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2018 года . Проверено 19 августа 2014 г.
^ Андерсен, Роберт Лоринг; Крокетт, Б.; Дэвидсон, Г.; Дэвис, Марк; Филдер, Л.; Тернер, Стивен С.; Винтон, М.; Уильямс, П. (1 октября 2004 г.). «Введение в Dolby Digital Plus, усовершенствование системы кодирования Dolby Digital» (PDF) . Журнал Общества аудиоинженеров . Архивировано из оригинала (PDF) 19 ноября 2016 г.
^ «Dolby® AC-4: доставка звука для развлекательных услуг нового поколения» (PDF) .
^ Экстранд, Пер (ноябрь 2022 г.). «Расширение полосы пропускания аудиосигналов за счет репликации спектрального диапазона» (PDF) . Материалы 1-го семинара IEEE в странах Бенилюкса по обработке и кодированию звука на основе моделей (MPCA-2002), Левен, Бельгия .
^ Чжун, Хайшань; Вильмоэс, Ларс; Экстранд, Пер; Диш, Саша; Нагель, Фредерик; Уайльд, Стефан; Чонг, Кок Сенг; Норимацу, Такеши (19 октября 2011 г.). «Репликация гармонического спектрального диапазона на основе QMF» . Общество аудиоинженеров.

Эта звуковых технологиях статья о незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Новак, Кларк. «Репликация спектральных диапазонов и кодирование aacPlus — обзор» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 ноября 2010 года . Проверено 8 февраля 2010 г.

[2] ИСО (2003). «Расширение полосы пропускания, ISO/IEC 14496-3:2001/Поправка 1:2003» . ИСО . Проверено 13 октября 2009 г.

[ieee-award-3] «Премия IEEE Масару Ибука в области бытовой электроники» . IEEE.org . Архивировано из оригинала 8 апреля 2010 года . Проверено 7 июля 2015 г.

[ieee-interview-4] «Интервью с Мартином Дитцем, Кристофером Кьёрлингом и Ларсом Лильджеридом» . Ютуб . Проверено 7 июля 2015 г.

[5] «Радио XM – краткие факты» . Архивировано из оригинала 15 ноября 2006 года . Проверено 8 февраля 2010 г.

[ValinAES135-6] Жан-Марк Вален; Грегори Максвелл; Тимоти Б. Терриберри; Коэн Вос (17–20 октября 2013 г.). «Высококачественное кодирование музыки с малой задержкой в кодеке Opus» (PDF) . www.xiph.org . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Фонд Xiph.Org. п. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2018 года . Проверено 19 августа 2014 г.

[7] Андерсен, Роберт Лоринг; Крокетт, Б.; Дэвидсон, Г.; Дэвис, Марк; Филдер, Л.; Тернер, Стивен С.; Винтон, М.; Уильямс, П. (1 октября 2004 г.). «Введение в Dolby Digital Plus, усовершенствование системы кодирования Dolby Digital» (PDF) . Журнал Общества аудиоинженеров . Архивировано из оригинала (PDF) 19 ноября 2016 г.

[8] «Dolby® AC-4: доставка звука для развлекательных услуг нового поколения» (PDF) .

[9] Экстранд, Пер (ноябрь 2022 г.). «Расширение полосы пропускания аудиосигналов за счет репликации спектрального диапазона» (PDF) . Материалы 1-го семинара IEEE в странах Бенилюкса по обработке и кодированию звука на основе моделей (MPCA-2002), Левен, Бельгия .

[10] Чжун, Хайшань; Вильмоэс, Ларс; Экстранд, Пер; Диш, Саша; Нагель, Фредерик; Уайльд, Стефан; Чонг, Кок Сенг; Норимацу, Такеши (19 октября 2011 г.). «Репликация гармонического спектрального диапазона на основе QMF» . Общество аудиоинженеров.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]