L’audio e le sue tecniche di compressione

Compressione dei file audio: Companding e Predictive Coding

L’audio è generato da variazioni di pressione dell’aria i cui descrittori fondamentali del suono sono l’Ampiezza e la Frequenza che variano nel tempo. L’essere umano non è in grado di udire qualsiasi suono, in particolare è in grado di usare solo i suoni nell’intervallo tra 20 e i 20.000 Hz. L’orecchio umano non funziona in modo lineare rispetto all’ampiezza né rispetto alle frequenze, ad esempio non percepisce i bruschi cambiamenti di frequenza.

La compressione di un file audio può avvenire in due modi: attraverso la trasformazione non-lineare del segnale e quantizzazione uniforme, oppure attraverso la trasformazione lineare e quantizzazione non uniforme. Un tecnica per comprimere l’audio è il Companding che trasforma un segnale da lineare a non lineare. Mediante la tecnica del companding è possibile riprodurre un segnale ad 8-bit con la stessa qualità di un segnale a 12 bit, può essere quindi visto come una compressione analogica del segnale.

Companding audio

Un’altra tecnica per la compressione di un segnale audio è il Predictive Coding che anziché codificare il valore del campione da trasmettere, si codifica la differenza tra la predizione del valore del campione ed il valore del campione attuale. I valori che vengono predetti si ricavano dai valori che il segnale ha assunto in precedenza. Questa tecnica di compressione basa il proprio funzionamento sulla proprietà che campioni vicini sono correlati tra di loro e molto probabilmente il loro valore è simile.

Una tecnica di compressione audio molto famosa è Mpeg Audio (Moving Picture Experts Group) che si basa sul mascheramento dei segnali. Dato che i suoni di maggiore intensità “coprono” i suoni di bassa intensità, questi ulrimi possono essere eliminati senza influire sulla qualità udibile dall’orecchio umano. Un tipo di file molto conosciuto è il tipo MP3 (Mpeg Layer 3), di tipo lossy, che elimina la parte dei segnali audio che va al di fuori delle frequenze udibili dall’orecchio umano.

Photo Credit: Wiki Commons

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