Tools for Signal Compression

Title Page......Page 2
Copyright
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Contents......Page 4
Introduction......Page 10
PART 1Tools for Signal Compression......Page 13
1.1. Introduction......Page 14
1.2. Optimum scalar quantization......Page 15
1.2.1. Necessary conditions for optimization......Page 16
1.2.2. Quantization error power......Page 18
1.3.1. Principle......Page 21
1.3.2. Reminders on the theory of linear prediction......Page 23
1.3.4. Asymptotic value of the prediction gain......Page 28
1.3.5. Closed-loop predictive scalar quantization......Page 31
2.2. Rationale......Page 33
2.3. Optimum codebook generation......Page 36
2.4. Optimum quantizer performance......Page 38
2.5. Using the quantizer......Page 40
2.5.5. Vector quantization by transform......Page 41
2.6. Gain-shape vector quantization......Page 42
2.6.1. Nearest neighbor rule......Page 43
2.6.2. Lloyd?Max algorithm......Page 44
3.1. Introduction......Page 46
3.2. Equivalence of filter banks and transforms......Page 47
3.3.1. Defining the problem......Page 49
3.3.2. Optimum bit allocation......Page 50
3.3.4. Further information......Page 52
3.4. Optimum transform......Page 55
3.5.1. Transform gain......Page 57
3.5.2. Simulation results......Page 60
4.1. Introduction......Page 61
4.2.1. Entropy of a source......Page 62
4.2.2. Coding a source......Page 64
4.2.3. Theorem of noiseless coding of a memoryless discrete source......Page 68
4.2.4. Constructing a code......Page 70
4.2.5. Generalization......Page 72
4.2.6. Arithmetic coding......Page 73
4.3. Noiseless coding of a discrete source with memory......Page 74
4.3.1. New definitions......Page 75
4.3.2. Theorem of noiseless coding of a discrete source with memory......Page 76
4.3.3. Example of a Markov source......Page 77
4.4.1. Introduction......Page 81
4.4.2. Lloyd?Max quantizer......Page 82
4.4.3. Quantizer with entropy constraint......Page 83
4.5.1. Introduction......Page 87
4.5.2. Mutual information......Page 88
4.5.4. Example: symmetrical binary channel......Page 90
4.6.1. Problem......Page 91
4.6.2. Rate?distortion function......Page 92
4.6.4. Special case: quadratic distortion measure......Page 93
4.6.5. Generalization......Page 95
PART 2 Audio Signal Applications
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5.1. Speech signal characteristics......Page 98
5.2. Characteristics of music signals......Page 99
5.3.1. Telephone-band speech signals......Page 100
5.3.3. High-fidelity audio signals......Page 102
5.3.4. Evaluating the quality......Page 106
6.1. PCM and ADPCM coders......Page 108
6.2.1. Determining the filter coefficients......Page 109
6.2.2. Unvoiced sounds......Page 110
6.2.3. Voiced sounds......Page 111
6.2.4. Determining voiced and unvoiced sounds......Page 113
6.3.1. Introduction......Page 114
6.3.2. Determining the synthesis filter coefficients......Page 116
6.3.3. Modeling the excitation......Page 118
6.3.4. Conclusion......Page 128
7.1. Principles of “perceptual coders?......Page 130
7.2. MPEG-1 layer 1 coder......Page 133
7.2.1. Time/frequency transform......Page 134
7.2.3. Quantization......Page 135
7.3. MPEG-2 AAC coder......Page 137
7.4. Dolby AC-3 coder......Page 141
7.5.2. The ear......Page 142
7.5.3. Critical bands......Page 143
7.5.4. Masking curves......Page 144
7.5.5. Masking threshold......Page 146
8.1. Low bit rate/acceptable quality coders......Page 148
8.1.1. Tool one: SBR......Page 149
8.1.2. Tool two: PS......Page 150
8.1.3. Sound space perception
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8.2.1. Introduction......Page 153
8.2.2. ISO/IEC MPEG-4 standardization......Page 154
9.1. Basic hypothesis and notation......Page 156
9.2.1. Estimating the power and the intercovariance......Page 158
9.2.2. Calculating the inter-channel indices......Page 159
9.3. Downmixing procedure......Page 161
9.3.1. Development in the time domain......Page 162
9.3.2. In the frequency domain......Page 164
9.4.1. Stereo signal reconstruction......Page 165
9.4.2. Power adjustment......Page 166
9.4.3. Phase alignment......Page 167
9.5. Draft International Standard......Page 168
PART 3 MATLAB Programs
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10.2. Script for the calling function......Page 171
10.3. Script for called functions......Page 176
11.2. Script for the calling function......Page 178
11.3. Script for called functions......Page 181
Bibliography......Page 199
Index......Page 203