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Psicoacústica
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Aspectos relevantes
Conclusión
Grupo MPEG
Historia
Estándares MPEG
Audio MPEG
Codificación MP3
La Capa III
Análisis psicoacústico
Filtro híbrido
Cuantización
Formato
Encabezado
Información secundaria
Datos principales
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CODIFICACIÓN
MP3
REPARTICIÓN DE RUIDO
Ésta se hace en la Capa III,
mientras las Capas I y II usan repartición de bits. La
repartición de bits únicamente aproxima la cantidad de
ruido causado por la cuantización, mientras la
repartición de ruido verdaderamente calcula el ruido. La
repartición se hace en un ciclo de iteración que
consiste de un ciclo interno y uno externo.
1) Ciclo interno. El ciclo interno
realiza la cuantización no-uniforme de acuerdo con el
sistema de punto flotante verdadero (cada valor espectral
MDCT se eleva a la potencia 3/4). El ciclo escoge un
determinado intervalo de cuantización (quantization
step size), y a los datos cuantizados se les aplica
codificación de Huffman. Si al realizar este proceso se
encuentra que el número de bits requerido para codificar
los valores excede la cantidad de bits disponibles, de
acuerdo con la tasa de bits escogida, entonces el ciclo
comienza otra vez con un nuevo intervalo de
cuantización, ejecutando la cuantización y la
codificación de Huffman otra vez. El ciclo termina
cuando los valores cuantizados que han sido codificados
con Huffman usan menor o igual número de bits que la
máxima cantidad de bits permitida.
2) Ciclo externo. Ahora el ciclo externo
se encarga de verificar si el factor de escala para cada
subbanda tiene más distorsión de la permitida (ruido en
la señal codificada), comparando cada banda del factor
de escala (scalefactor band) con los datos
previamente calculados en el análisis psicoacústico. Si
cualquiera de las bandas del factor de escala tiene más
ruido que el máximo permitido, el ciclo amplifica esa
banda del factor de escala y ejecuta ambos ciclos (el
interno y el externo) de nuevo. El ciclo externo termina
cuando una de las siguientes condiciones se cumple:
- Ninguna de las bandas del
factor de escala tiene mucho ruido.
- La próxima iteración
amplificaría una de las bandas más de lo
permitido.
- Todas las bandas han sido
amplificadas al menos una vez.
Ya que el ciclo consume mucho
tiempo, una aplicación en tiempo real debe tener en
cuenta una cuarta condición, que detenga el ciclo
evitando que la codificación se ejecute fuera de tiempo.
3) Codificación de Huffman. El MP3
también emplea la clásica técnica del algoritmo de
Huffman. Actúa al final de la compresión para codificar
la información; por lo tanto, no es un algoritmo de
compresión, sino más bien un método de codificación.
Esta técnica crea códigos de longitud variable sobre un
número total de bits, donde los símbolos con más alta
probabilidad tienen códigos más cortos. Los códigos de
Huffman tienen la propiedad de poseer un único prefijo y
por lo tanto, pueden ser decodificados correctamente a
pesar de su longitud variable; el proceso de la
decodificación es muy rápido, a través de una tabla de
correspondencias. Este tipo de codificación permite
ahorrar, en promedio, aproximadamente un 20% en espacio
de almacenamiento.
Las técnicas que se han mostrado son el complemento
ideal para la codificación psicoacústica: durante gran
polifonía, muchos sonidos están enmascarados o
disminuidos, logrando que la codificación psicoacústica
sea muy eficiente; y debido a que hay poca información
idéntica, entonces el algoritmo de Huffman presenta poca
eficiencia. Pero durante los sonidos "puros"
hay muy pocos efectos de enmascaramiento, y es aquí
donde la codificación de Huffman se vuelve muy eficiente
debido a que los sonidos puros, cuando se digitalizan,
contienen gran cantidad de bytes redundantes, que
entonces serán reemplazados por códigos más cortos.
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