Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Něco o způsobu komprese

MiniDisc logo
Dnes v našem nepravidelném seriálu o formátech a optických technologiích opět pokročíme. A to dokonce tak výrazně, že skočím skoro až na konec. Původně jsem chtěl jít pěkně chronologicky, ale nedávno vyšel článek o kvalitách MD médií na Stereomagu, pod kterým se rozpoutala velmi zajímavá diskuse. Na tento test i na následnou diskuzi bych chtěl reagovat, ale nejprve si musíme vysvětlit, co to vlastně MiniDisky jsou.

Kapitoly článků

3.  Něco o způsobu komprese

Pojďme se ale vrátit k tomu, jak tato ztrátová komprese vlastně pracuje. O jednotce son jsme si již řekli. Podívejme se nyní, jak vypadá takový průběh citlivost našeho ucha přes všechny slyšitelné frekvence.

ATRAC kódování podle slyšitelnosti - průběhy křivek

Jistě vás zaujme, že citlivost je poměrně kolísavá. Nejlépe vnímáme tóny kolem frekvence 4kHz. Vezmeme-li tuto frekvenci jako etalon, pak každý další zvuk o jiné frekvenci, ale stejné intenzitě, budeme slyšet vždy hůře, než právě ony 4kHz. Spodní, čárkovaná křivka představuje práh slyšitelnosti, tedy 0 son. Pro názornost jsou ještě vyneseny křivky pro 1 a 16 sonů.

Znalost této křivky pak umožňuje využití tzv. překrývání tónů, kdy ve výsledném vzorku zůstává jen ten, který naše ucho opravdu slyší a další zvuky jsou odstraněny, aniž by došlo ke ztrátě kvality. Možná by se to dalo přirovnat k tomu, když si dva lidi povídají například na pouti. Kolem je spousta hluku, ale oni si přesto jsou schopni porozumět. Je to proto, že ucho spolu s naším mozkem nepotřebné zvuky jednoduše odfiltruje. Zde ovšem není inteligence vůbec uplatněna. Vychází se ze známých, empiricky zjištěných algoritmů, podepřených obrovským množstvím měření našeho sluchového orgánu.

Další vlastností našeho ucha, kterou komprese používá, jsou tzv. kritická frekvenční pásma. Ucho totiž analyzuje celý slyšitelný frekvenční rozsah jakou soubor subrozsahů. V rámci těchto menších rámců vnímá ucho zvuky jako podobné, a tyto rámce jsou zpracovávány separátně. Je to taková vnitřní frekvenční stupnice našeho ucha.

Kritické frekv.pásmo Frekvence [Hz] Kritické frekv.pásmo Frekvence [Hz]
Od Do Šíře Od Do Šíře
0 0 100 100 13 2000 2320 320
1 100 200 100 14 2320 2700 380
2 200 300 100 15 2700 3150 450
3 300 400 100 16 3150 3700 550
4 400 510 110 17 3700 4400 700
5 510 630 120 18 4400 5300 900
6 630 770 140 19 5300 6400 1100
7 770 920 150 20 6400 7700 1300
8 920 1080 160 21 7700 9500 1800
9 1080 1270 190 22 9500 12000 2500
10 1270 1480 210 23 12000 15500 3500
11 1480 1720 240 24 15500 22050 6550
120 1720 2000 280        

I zde si můžete všimnout, že tři čtvrtiny kritických frekvenčních pásem je pod 5kHz. Toto je také důležitá informace pro kompresní algoritmus.

ATRAC dělí 16bitový 44kHz digitální signál na 52 subpásem celého frekvenční pásma (po rychlé Fourierově transformaci). Rozdělení na tyto pásma vychází z výše uvedeného příkladu kritických frekvenčních pásem lidského sluchu. Na nižších frekvencích je tedy hustější. Psychoakustická funkce pak využije další vlastnosti, překrývání tónů, čímž dojde k celkové kompresi až 1:5. Každý kanál se kóduje zvlášť. Při kompresi tak dochází k transformaci vstupního 16bitového digitálního signálu na signál s menším počtem bitů. Zachovávají se jen akusticky "důležité" informace. Zmenší se datový tok. Díky poměrně dokonalým kompresním metodám proto můžete nakonec slyšet výstupní signál téměř shodný s originálem. Odstraněny jsou většinou tóny a zvuky, které by jste i při 100% zachování signálu stejně neslyšeli.

Jaký je datový tok po průchodem ATRAC kódováním? Pro stereo signál je to 292 162,5 bitů/s. ATRAC kompresí vstupních 512 16bitových vzorků (512 × 16 = 8 192 / 8 = 1 024 bytů) do jedné "zvukové grupy" (212 bytů) v kompresním poměru 4,83 : 1. Výpočet je pro názornost následující:

44 100 (vzorků/s ) / 512 (vzorků) × 2 (kanály) × 212 (zvuková grupa) × 8 (bitů v bytu) = 292 162,5

Kapitoly článků
3.  Něco o způsobu komprese

Diskuse ke článku MiniDisc (MD - Rainbow book)

Neděle, 13 Listopad 2005 - 20:12 | Martin Bartoň | mara: Záleží na tom, jaky to je ucho a jaky...
Pátek, 11 Listopad 2005 - 12:27 | Anonym | pozna lidske ucho rozdil mezi cd a mp3????
Neděle, 12 Prosinec 2004 - 22:15 | Martin Bartoň | Kejta: Díky. Fixed.
Neděle, 12 Prosinec 2004 - 19:23 | Anonym | Divím se, že Vás ještě nikdo neupozornil na...
Neděle, 7 Listopad 2004 - 20:46 | Anonym | Neviete náhodou kdo by kupil minidisc sony MZ-NF...
Úterý, 17 Srpen 2004 - 10:44 | Anonym | Dle mé zkušenosti poslechem je ...
Pondělí, 1 Březen 2004 - 10:22 | Martin Bartoň | Ares: To není autorova definice, to je popis...
Neděle, 29 Únor 2004 - 23:51 | zavolej | Pro mě je podstatné, že na minidisc je možné...
Středa, 18 Únor 2004 - 17:40 | Anonym | Ako by autor specifikoval velky pocutelny sum pri...
Neděle, 15 Únor 2004 - 19:18 | Martin Bartoň | dan: Správně! To nebyl text o novinkách, ale o...

Zobrazit diskusi