Appunti sulla codifica audio

La codifica audio rappresenta un' insostituibile mezzo per la trasmissione e l' elaborazione di un qualunque segnale audio, a partire da un semplice segnale vocale fino al più complesso brano musicale Appunti sulla codifica audio 1. Introduzione La codifica audio rappresenta un insostituibile mezzo per la trasmissione e l'elaborazione di un qualunque segnale audio, a partire da un semplice segnale vocale fino al più complesso brano musicale. La conversione di una qualsiasi forma audio (suoni, musica,…) in dati memorizzabili e utilizzabili da un sistema digitale consente di modificare a piacimento i dati stessi e di scambiarli anche tra utenti a grande distanza. Grazie allo sviluppo dell'audio digitale si può contare su una qualità costante dell'audio archiviato e sulla costanza nel tempo dei codificatori numerici. Si preferisce studiare codificatori a basso bit rate per garantire un aumento dell'efficienza a bassi costi, mantenendo comunque alta la qualità del segnale ricostruito. Infine, dalla parte del decodificatore, si richiede bassa complessità e basso consumo di energia. Si ricordi che la qualità di un segnale audio presente su un supporto digitale è proporzionale alla memoria occupata. Con un semplice esempio numerico si dimostra quanto detto e si mostrano facilmente anche gli ordini di grandezza: un brano musicale contenuto su di un cd contiene frequenze non superiori ai 22 kHz. Sarà dunque sufficiente campionare al doppio della frequenza massima, basta campionare a 44.1 kHz, usando ad esempio 16 bit per la quantizzazione delle ampiezze. Ciò vuol dire prendere 1 campione ogni 22.6 micro secondi. Se si sceglie di campionare 1 minuto di musica, in 1 secondo si prendono 44100 campioni, in 1 minuto 2646000 campioni. Per memorizzare su di un supporto digitale 1 minuto di musica in qualità cd occorrono 423336000 bit (2646000*16), cioè circa 5 Mbytes di memoria. Essendo poi i brani stereo, cioè formati da 2 canali indipendenti, si moltiplica per due ottenendo 10 Mbytes. Al fine di ridurre i costi in termini di memoria si studiano quindi speciali codifiche per comprimere i dati senza perdere la qualità del segnale. 2. Prima classificazione di codificatori Una prima classificazione puo' essere fatta basandosi solo sulla larghezza di banda del sistema e sulla qualità del segnale decodificato. Questi schemi, infatti, non tengono conto del fatto che il segnale vocale ha una sua struttura tipica e sfruttando ciò si può ridurre la velocità di trasmissione e migliorare quindi la qualità del sistema. ? Un'importante codifica audio dove il parlato è rappresentato da un numero fisso di campionamenti al secondo è PCM (Pulse Code Modulation). E' molto utilizzata nelle reti telefoniche con 8000 campionamenti a 8 bit al secondo, così da trasmettere 64000 bit al secondo. Il segnale dapprima viene filtrato per eliminare eventuali errori di aliasing e poi campionato; in seguito, a ciascun campione del segnale viene sostituita l' indicazione dell'intervall Continua »