6.Статистическая и психоакустическая избыточность первичных звуковых сигналов. Как они используются для сокращения скорости цифрового потока.

Различают статистическую и психоакустическую избыточность первич­ных цифровых сигналов. Сокращение статистической избыточности базируется на учете свойств самих звуковых сигналов, а психоакустической - на учете свойств слухового восприятия. Статистическая избыточность обусловлена наличием  корреляционной связи между соседними отсчетами временной функции звукового сигнала при его дискретизации. Для ее уменьшения применяют достаточно сложные алго­ритмы обработки. При их использовании потери информации нет, однако ис­ходный сигнал оказывается представленным в более компактной форме, что требует меньшего количества бит при его кодировании. Важно, чтобы все эти алгоритмы позволяли бы при обратном преобразовании восстанавливать ис­ходные сигналы без искажений. Для этого используют модифицированное дискретное косинусное преобразование (МДКП). Для реализации МДКП разработаны быстрые вычислительные алгоритмы. Кро­ме того, между коэффициентами преобразования Фурье и коэффициентами МДКП существует простая связь, что позволяет представлять результаты вычислений в форме, достаточно хорошо согласующейся с работой механизмов слуха. Дополнительно уменьшить скорость цифрового потока позволяют также методы кодирования, учитывающие стати звуковых сигналов. Примером такого учета являются коды Хаффмана где наиболее вероятным значениям сигнала приписываются более короткие кодовые слова, а значения отсчетов, вероятность появления которых мала     кодируются кодовыми словами большей длины. Именно в силу этих двух причин в наиболее эффективных алгоритмах компрессии цифровых аудиоданных кодирование подвергаются не сами отсчеты ЗС, а коэффициенты МДКП, и для их кодирования используются кодовые таблицы Хаффмана.

   Однако даже при использовании достаточно сложных процедур обработки устранение статистической избыточности звуковых сигналов позволяет в конечном итоге уменьшить требуемую пропускную способность канала связи лишь 15...25% по сравнению с ее исходной величиной, что никак нельзя считать революционным достижением.

     После устранения статистической избыточности скорость цифрового по­ка при передаче высококачественных ЗС и возможности человека по их обра­ботке отличаются, по крайней мере, на несколько порядков. Это свидетельству­ет также о существенной психоакустической избыточности первичных цифро­вых ЗС и, следовательно, о возможности ее уменьшения. Наиболее перспектив­ными с этой точки зрения оказались методы, учитывающие такие свойства слу­ха, как маскировка, предмаскировка и послемаскировка. Если известно, какие доли (части) звукового сигнала ухо воспринимает, а какие нет вследствие мас­кировки, то можно вычленить и затем передать по каналу связи лишь те части сигнала, которые ухо способно воспринять, а неслышимые доли (составляющие исходного сигнала) можно отбросить (не передавать по каналу связи). Кроме того, сигналы можно квантовать с возможно меньшим разрешением по уровню , так, чтобы искажения квантования, изменяясь по величине с изменением уровня самого сигнала, еще оставались бы неслышимыми, т.е. маскировались бы ис­ходным сигналом. Однако, после устранения психоакустической избыточности точное восстановление формы ЗС при декодировании ока­зывается уже невозможным.