整系数预测技术在无损音频压缩中的应用

论文题目: 整系数预测技术在无损音频压缩中的应用

论文类型: 硕士论文

论文专业: 信号与信息处理

作者: 张海如

导师: 吴镇扬

关键词: 无损音频压缩,分帧,预测,熵编码

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 无损音频压缩,就是使用压缩后的数据进行重构,重构后的数据与原始数据完全相同,没有任何信息损失,实际聆听效果与压缩前相同。常规的压缩软件如PkZip等用于压缩音频文件时效果不太理想,因此需要设计相应的专用算法用于音频信息流的压缩。本文分析了无损音频编码器的发展现状,并对一些无损压缩算法进行研究,给出几种无损压缩程序对试验音频文件的压缩情况。研究表明,无损压缩算法的压缩比很难超过3:1,因此在相同的压缩性能情况下,需着力降低算法的运算复杂度。通过对AudioPak音频编码器的分析研究,本文提出了一种改进型的整系数预测技术,AudioPak只是改进型预测算法的特例。改进型的整系数预测算法在频响性能上弥补了AudioPak的不足,减少了预测误差的动态范围。通过对其预测和熵编码进行的改进,在预测误差均值、一阶熵、频谱分布、帧最大值、帧最小值、帧方差以及帧长对预测误差的影响等指标方面都有不同程度的提高,从而明确了改进型预测算法的优势。本文在探讨分帧、预测器、熵编码等设计技术的基础上,阐述了如何利用MATLAB设计、实现和分析无损音频编码器,同时完整地实现了音频信号的编解码,并取得大量的实验数据,为研究分析编码器的性能提供了可靠保证。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章概述

1.1 音频压缩技术及早期应用

1.2 音频压缩算法的主要分类及典型代表

1.2.1 无损压缩和有损压缩

1.2.2 时域压缩、变换压缩、子带压缩

1.3 音频压缩的必要性和可能性

1.3.1 信源的数码率和压缩的必要性

1.3.2 无损压缩的可能性

1.4 本文章节安排

第二章无损音频编码的发展现状

2.1 无损压缩的前景

2.2 常见无损编码格式介绍

2.3 压缩性能比较

2.4 无损编码的优势及不足

2.4.1 无损编码的优势

2.4.2 无损编码的不足

2.5 本章小结

第三章无损压缩的基本原理及实现

3.1 分帧

3.2 帧内去相关

3.3 熵编码

3.4 本章小结

第四章基于整系数预测算法的改进型无损编码器

4.1 改进型AudioPak 预测算法

4.1.1 问题的提出

4.1.2 改进型AudioPak

4.2 改进型AudioPak 综合性能

4.2.1 波形音频文件

4.2.2 预测器使用次数比较

4.2.3 频率响应

4.2.4 预测误差的一阶熵

4.2.5 频谱分析

4.2.6 帧最大值、最小值、均值、方差比较

4.2.7 帧长对预测误差的影响

4.2.8 声道间去相关

4.2.9 实验比较结论

4.3 熵编码

4.4 本章小结

第五章改进型无损编码器的MATLAB 实现

5.1 WAV 文件的读取

5.2 预测误差的求取

5.3 预测误差的频谱

5.4 一阶熵的求取

5.5 系统的频率响应

5.6 预测误差的Rice 编解码

5.6.1 预测误差二进制余数位k 的选择

5.6.2 预测误差的Rice 编码

5.6.3 预测误差的Rice 解码

5.7 改进型AudioPak 的实验结果

5.8 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

作者硕士期间完成的论文

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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整系数预测技术在无损音频压缩中的应用

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