Декабрь 19, 2019 Просмотры 1 просмотр

MWM-coding – новый виток в кодировании звука

Многим даже далеким от компьютеров людям, широко известны такие стандарты сжатия звука, как MP3 или менее распространенный, но набирающий обороты, WMA – разработка компании Microsoft. В настоящее время принцип кодирования, на котором основаны эти стандарты, широко распространился из-за высокой эффективности компрессии.

Но является ли данный принцип «последним оплотом» или возможно еще больше повысить степень сжатия и при этом увеличить качество восстановленного звука?

Не только возможно, но и нужно. Конечно, двигаясь по старому пути, основанному на перекодировании рядом стоящих временных квантов, МР3 достигла некоего предела плотности компрессии заложенного в сам принцип. Поэтому данный путь можно сразу отклонить.

Тогда встает вопрос: «А есть ли другой способ записать в цифровом виде аналоговый сигнал неким другим методом?».

Ведь до сих пор все виды компрессии основывались на записи очередности временных квантов, разница лишь в том, что в МР3 применен принцип приближения родственных, наподобие того, как это делается с JPG растрами.

Естественно от этого страдает качество. Однако людей, которые смогут отличить запись с компакт-диска от аналогичной МР3, не так много. И зачастую не потому, что «медведь и ухо», а потому, что воспроизводящая техника далека от совершенства. Но сейчас не об этом. Все-таки для бытового пользования этот стандарт вполне подходит.

Но если нужен качественный звук и при этом еще меньшего объема? Для этого нами создана принципиально новая технология кодирования звука. Именно кодирования, а не компрессии. Технология эта получила название MWM-coding «Mathematical Wave Modeling» (Математическое Волновое Моделирование). Как видно из названия, здесь не применяется компрессия данных.



Но причем тут звук и собственно математическое моделирование?

Изначально идея возникла при рассматривании фракталов и создающих их выражений. Они, как не странно, очень тесно связаны. И звук, и фракталы имеют одно общее основание - а именно волновые принципы. Также пора вспомнить и о кривых Безье, которые тоже в некотором роде «волны». Основным отличием технологии MWM является особенность, ранее не реализованная ни в одном принципе: чем точнее произведено первоначальное квантование, тем меньшего объема будет конечный файл.

На первый взгляд это утверждение выглядит абсурдно. Но давайте рассмотрим более подробно волновую теорию, правилам которой подчиняются звуковые колебания.

Как известно, все звуки естественного происхождения имеют два полупериода. С некоей долей приближения, при условии, что в момент возникновения звука не возникало дополнительных возмущений, причем первый полупериод можно рассматривать как копию второго, и наоборот. Значит, мы можем взять за основу лишь половину полезного сигнала, а вторая половина будет восстановлена из первой путем промежуточного копирования первого полупериода с инверсией фазы.

Теперь полученные 50 процентов сигнала нам предстоит представить в виде математической модели колебаний. Как и в кривых Безье, следует установить нуль-функцию, и, опираясь на опорные точки, задавать угол и расстояние между точками.

В отличие от построения кривых по методу Безье, нам нет необходимости описывать начальный и конечный угол и его остроту в пике, так как оба фронта зеркально повторяются. Так мы избавились еще от половины ненужной информации. Оставшиеся 25 процентов требуется отдельно компрессировать по стандартным методам повторяющихся слов. Так как изначальное кодирование не несет в себе какой бы-то ни было компрессии, конечное применение таковой будет более чем продуктивно и оправданно.

Для сравнения приведем банальный пример. Чтобы записать отрезок звука в один период с частотой в 1 Гц, стандартный метод требует произвести от 9600 до 44100 и более записей временных квантов, что при качественной глубине в 16 бит займет в среднем 82000 Байт. По принципу MWM нам потребуется лишь указать длительность четверть периода и начальный угол построения от первой опорной точки. Все эти описания займут всего несколько байт!

MWM кодирование само по себе - не просто новый вид записи аналоговых сигналов. Его ценность, на наш взгляд, в том, что это - первый шаг к так называемой описательной логике, когда компьютеру будет достаточно получить образное представление об объекте, а не набор его точных характеристик.

Человек, говоря о футбольном мяче, не указывает его площадь, радиус, материал из которого он сделан и так далее. Он говорит просто: «футбольный мяч», остальное как бы само собой разумеется. Когда мы обмениваемся речевым образом данного предмета, то сразу получаем представление, что есть футбольный мяч. Если правильно описать образ и принципы волновой структуры звука, то также нет необходимости указывать, какое значение имел квант в какой момент времени.

Технология MWM на данный момент находится в стадии разработки, и было бы очень интересно привлечь к этому процессу как можно больше заинтересованных и увлеченных людей. Не только потому, что окончание работ принесет большую прибыль, а потому, что каждый шаг по пути совершенствования технологий делает нашу цивилизацию более сильной и развитой.


Просмотры 1 просмотр

Статистика просмотров страницы:

  • за последние 3 месяца (Январь 2021 - Март 2021) - 1;
  • за последний год (Апрель 2020 - Март 2021) - 1;

Отзывы

Админ
Отлично!
Март 28 Админ

Статьи и обзоры Все статьи

Современный бизнес вынужден работать в непростых условиях регулярных перегрузок и ...
Разработка веб сайтов – одна из самых востребованных услуг в ...
В прошлом году многие впервые попробовали работать удалённо — такой ...
Уже более 70 десятилетий телевизор является наиболее популярным бытовым прибором ...