Multimedia i grafika

komputerowa

C

yfrowa obróbka dźwięku

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

4. Kompresja dźwięku

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Kompresja

- sposób zapisu informacji, polegający na

usunięciu ich nadmiaru w celu zmniejszenia zbioru.
Inaczej mówiąc chodzi o wyrażenie tych samych
informacji, ale za pomocą mniejszej liczby bitów.

Wyróżnić można dwa typy kompresji:

- kompresja

stratna

- kompresja

bezstratna

Oba typy stosowane są zarówno w kompresji dźwięku,
obrazu jak i zwykłych danych nie będących
multimediami. Należy pamiętać, że raz skompresowany
obiekt, po ponownej kompresji praktycznie nie zmieni
już swojego rozmiaru.

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Kompresję

bezstratną

- da się z postaci

skompresowanej odzyskać informacje identyczne ze
stanem pierwotnym (z tym co było przed kompresją).
Najprostszym przykładem będzie:

Algorytm kompresji RLE:

1) Dane:
AAAAaaJJJJJJJJJJJkkkkkkOOOOLLrrraaaaaPPP####sssssss
2) Używamy najprostszego algorytmu kompresji:

Widać doskonale, że długość ciągu znaków zmniejszyła
się z 51 do 23, czyli ponad dwukrotnie. Czysty zysk. W
drugą stronę, czyli podczas dekompresji, algorytm po
prostu rozpisze wynik na postać początkową.

4

Aaa

11

J

6

k

4

OLL

3

r

5

a

3

P

4

#

7

s

3) Wynik:

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Kompresję

stratną

- polegającą na usunięciu z

materiału źródłowego elementów nie mających dla nas
znaczenia (mniej istotne informacje). Wadą jest brak
możliwości odzyskania pierwotnego źródła.

W przypadku dźwięku, wykorzystano niedoskonałości
ludzkiego zmysłu słuchu. Wiadomo, że słyszymy
dźwięki z zakresu 16 Hz - 22 kHz, tak więc wystarczy z
pliku usunąć elementy niesłyszalne dla nas (< 16 Hz i >
22 kHz).

Stosunek rozmiaru pliku nieskompresowanego do
rozmiaru pliku skompresowanego nazywany jest

stopniem kompresji

. Jeśli plik skompresowany jest 2x

mniejszy od oryginału, to stopień kompresji wynosi 2:1.

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Od stopnia kompresji zależy ilość usuniętych informacji,
a co za tym idzie jakość dźwięku oraz rozmiar pliku.
Im większy jest współczynnik kompresji, tym jakość
dźwięku jest gorsza, ale rozmiar pliku jest mniejszy.
Wadą

stosowania

tego

typu

jest

możliwość

występowania tzw. artefaktów, czyli szumów i
niepożądanych dźwięków pojawiających się w procesie
kompresji.

UWAGA!!!

Kompresja stratna jest procesem nieodwracalnym,
dlatego zawsze warto wykonać kopię zapasową pliku,
który zamierzamy poddać kompresji.

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Formaty kompresji plików audio

-

formaty

stanowiące postać wyjściową do zapisu danych audio w
którymś z powszechnie stosowanych formatów plików.

PCM (Pulse Code Modulation) - najpopularniejsza
metoda reprezentowania sygnału analogowego w
systemach

cyfrowych.

Sygnał

analogowy

jest

próbkowany ze stałą częstotliwością - im większa
częstotliwość próbkowania, tym większa dokładność
odwzorowania. Najczęściej stosuje się częstotliwość
44.1 kHz i rozdzielczość 16 bit/próbka. Wykorzystuje się
w:

- telekomunikacji

- cyfrowej obróbce sygnału audio

- zapisu na płytach CD-Audio, DVD-Audio

Pliki zapisane z użyciem tej metody mają duże
rozmiary. Dźwięk może być jedno- dwu- lub wielo-
kanałowy. Pliki mają rozszerzenie .wav

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Ogg Vorbis - jest to połączenie kodera-dekodera
stratnej kompresji dźwięku - Vorbis i kontenera plików
multimedialnych Ogg. Stworzono go na potrzeby
wolnego oprogramowania i można używać go zarówno
do zastosowań niekomercyjnych i komercyjnych. Jakosć
sygnału Ogg Vorbis jest wyższa niż formatu MP3 przy
podobnej wielkości pliku. Pliki mają rozszerzenie .ogg

ISO-MPEG-Audio Layer-3 - obecnie najpopularniejszy
format kompresji dźwięku. Cechą jest tzw. Kodowanie
percepcyjne oparte na modelu psychoakustycznym.
Wykorzystano tu również zjawisko zwane efektem
maskowania. Powstaje on gdy nakładają się na siebie
dwa dźwięki o podobnych częstotliwościach. Ludzkie
ucho słyszy wtedy tylko dźwięk głośniejszy, dźwięk
słabszy może zostać usunięty. Daje to możliwość prawie
12-krotnego zmniejszenia objętości pliku w porównaniu
do wyjściowego .wav, bez zauważalnego pogorszenia
jakości. Pliki mają rozszerzenie .mp3

Multimedia i grafika
komputerowa

Mateusz Pańkowski / ZSL

2010

Kodery-dekodery

audio

-

potocznie

zwane

kodekami, są to programy do kodowania i
dekodowania

zawartości

plików

audio

według

określonej metody. Kodowanie polega na uproszczeniu
zapisu danych audio, umożliwia kompresję. Aby
odtworzyć zakodowane informacje, należy poddać je
dekodowaniu.

Aby sprawdzić zainstalowane w systemie Windows XP
kodeki należy:

1) wybrać menu

Start

->

Ustawienia

->

Panel

sterowania

;

2) wybrać

Dźwięk i właściwości audio

;

3) w oknie

Sprzęt

;

4) zaznaczamy pozycję

Kodery-dekodery audio

i

wybieramy

Właściwości

;

5) w otwartym oknie ponownie wybieramy zakładkę

Właściwości

i

wyświetli

się

nam

lista

zainstalowanych w systemie kodeków.