Multimedia to termin, który w ostatnich latach zyskał niezwykłą popularność. Definiuje on połączenie informacji wizualnej, akustycznej i tekstowej, czyli całokształt środków, na których współczesna cywilizacja opiera wymianę myśli. Jego upowszechnienie jest konsekwencją wszechobecności systemów multimedialnych w życiu większości ludzi. Komputery, telefony komórkowe czy kino domowe przestały być zastrzeżone dla elit i biegle posługują, się nimi już małe dzieci. Niestety, niewiele osób zdaje sobie sprawę, że za tymi urządzeniami kryją się dziesiątki lat pracy naukowców i inżynierów, polegającej na rozważaniach teoretycznych i eksperymentach. Jeszcze mniej osób wie, że na styku kilku dziedzin nauki powstała specjalistyczna jej gałąź - cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Wreszcie tylko nieliczni rozumieją, jak ważna dla multimediów jest podpasmowa obróbka sygnałów i związana z nią teoria banków filtrów.
Spis treści:
Notacja
Wprowadzenie
1 Podstawy cyfrowego przetwarzania sygnałów
1.1 Sygnały cyfrowe
1.1.1 Dziedzina czasu a transformaty
1.1.2 Sygnały losowe
1.1.3 Przykłady użytecznych sygnałów
1.2 Systemy czasu dyskretnego
1.2.1 Opis systemu w czasie i częstotliwości
1.2.2 Graficzna reprezentacja systemów LTI
1.2.3 Filtry cyfrowe
1.2.4 Filtry wszechprzepustowe
1.3 Zmiany tempa próbkowania
1.3.1 Systemy ?multirate"
1.3.2 Decymacja
1.3.3 Interpolacja
1.3.4 Efektywne struktury polifazowe
2 Bank filtrów jako algorytm podpasmowej analizy i syntezy sygnału
2.1 Ogólny schemat podpasmowego przetwarzania sygnału
2.2 Kryteria podziału banków filtrów
2.2.1 Postulat perfekcyjnej rekonstrukcji a zniekształcenia
2.2.2 Właściwości rozkładu podpasm
2.2.3 Właściwości filtrów kanałowych
2.2.4 Banki próbkowane krytycznie a nadpróbkowane
2.3 Formalny opis banku filtrów
2.3.1 Podejście bezpośrednie
2.3.2 Reprezentacja polifazowa
2.4 Multimedialne zastosowania przetwarzania podpasmowego
2.4.1 Wprowadzenie
2.4.2 Kodowanie podpasmowe
2.4.3 Przetwarzanie perceptualne dźwięku
2.4.4 Uzdatnianie sygnału mowy
2.4.5 Ekstrakcja cech do automatycznego rozpoznawania mowy
2.4.6 Transmisja danych multimedialnych w sieciach pakietowych
2.4.7 Komunikacja cyfrowa
3 Paraunitarne banki filtrów
3.1 Paraunitarność polifazowej macierzy transmisji
3.2 Paraunitarne bloki budulcowe
3.2.1 Obrót planarny (Givensa)
3.2.2 Odbicie Householdera
3.2.3 Ogólna macierz ortogonalna
3.2.4 Opóźnienie
3.2.5 Blok stopnia pierwszego
3.3 Ogólny bank paraunitarny
3.4 Bank paraunitarny o liniowej fazie
3.5 Bank o odpowiedziach symetrycznych parami
3.6 Projektowanie banku paraunitarnego
4 Transformaty jako banki filtrów
4.1 Transformaty blokowe
4.1.1 Idea przetwarzania blokowego
4.1.2 Dyskretna transformata Fouriera - DFT
4.1.3 Dyskretna transformata kosinusowa - DCT
4.2 Transformaty z nakładaniem
4.2.1 Geneza
4.2.2 Zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa - MDCT
5 Modulowane banki filtrów
5.1 Ogólna koncepcja banku modulowanego
5.2 Bank modulowany DFT
5.3 Bank modulowany kosinusowo
5.4 Metody projektowania filtrów prototypowych
5.4.1 Modulowane kosinusowo banki aproksymujące PR
5.4.2 Modulowane kosinusowo banki PR
5.4.3 Banki modulowane DFT
6 Filtry wszechprzepustowe a dekompozycja podpasmowa
6.1 Podwójnie komplementarna para filtrów
6.2 Zespolony filtr wszechprzepustowy jako dwukanałowy bank filtrów
6.3 Złożone banki na bazie filtrów wszechprzepustowych
6.4 Perfekcyjna rekonstrukcja w bankach filtrów IIR
7 Nierównomierny podział pasma za pomocą banków równomiernych
7.1 Rozdzielczość czasowa a częstotliwościowa reprezentacji podpasmowej sygnału
7.2 Struktury drzewiaste z banków filtrów i transformaty falkowe
7.3 Rekombinacja kanałów
7.4 Bezpośrednie sumowanie i łączenie kanałów
7.5 Zestawianie filtrów z kilku banków
8 Systemy spaczone
8.1 Transformacja wszechprzepustowa
8.1.1 Deformacja odpowiedzi częstotliwościowych systemu za pomocą filtrów wszechprzepustowych
8.1.2 Korekta przesunięcia częstotliwości DC
8.1.3 Korekta wielokrotnego mapowania osi częstotliwości
8.1.4 Aproksymacja charakterystyki częstotliwościowej układu słuchowego
8.2 Spaczone modulowane banki filtrów
8.2.1 Spaczony bank modulowany DFT
8.2.2 Spaczony bank modulowany kosinusowo
8.2.3 Podpróbkowanie sygnałów kanałowych minimalizujące aliasing
8.2.4 Projektowanie filtru prototypowego
8.2.5 Kompensacja zniekształceń fazowych
8.2.6 Praktyczne przykłady projektowania spaczonych banków aproksymujących skalę Bark
8.3 Spaczona dyskretna transformata Fouriera - WDFT
8.3.1 Geneza nierównomiernej analizy spektralnej
8.3.2 Definicja
8.3.3 Odwracalność
8.3.4 Złożoność obliczeniowa
8.3.5 Eksperyment - WDFT w roli transformaty blokowej
9 Implementacje banków paraunitarnych odporne na kwantyzację współczynników
9.1 Problemy związane ze skończoną dokładnością reprezentacji liczb
9.1.1 Stałoprzecinkowe platformy implementacyjne
9.1.2 Wpływ kwantyzacji współczynników na obroty i bloki diadyczne
9.2 Kwaternionowe struktury kratowe
9.2.1 Kwaterniony
9.2.2 Kwaternionowe parametryzacje macierzy ortogonalnych
9.2.3 Kwaternionowe faktoryzacje macierzy polifazowych
9.3 Struktury drabinkowe (?lifting schemes" )
9.3.1 Ogólne właściwości faktoryzacji skoszeniowych
9.3.2 Przykłady prostych struktur drabinkowych
9.3.3 Realizacja systemów wielokanałowych za pomocą struktur drabinkowych
9.4 Wpływ reprezentacji współczynników na różne struktury implementacyjne
10 Praktyczne systemy multimedialne wykorzystujące dekompozycję podpasmową
10.1 Model psychoakustyczny na bazie WDFT
10.1.1 Ogólny algorytm estymacji progu maskowania
10.1.2 WDFT jako podstawa modelu psychoakustycznego
10.1.3 Empiryczna konfrontacja WDFT z jej alternatywami
10.2 Uzdatnianie sygnału mowy w dziedzinie spaczonego widma
10.2.1 Ogólna koncepcja systemu
10.2.2 Psychoakustyczna reguła widmowego ważenia
10.2.3 Estymacja szumu
10.2.4 Ewaluacja algorytmu
10.3 Kodowanie audio i mowy w dziedzinie spaczonego widma
10.4 Szerokopasmowy - koder mowy typu CELP o wielopasmowym wzbudzeniu
10.4.1 Koncepcja systemu
10.4.2 Algorytm kompresji i dekompresji
10.4.3 Konstrukcja wielopasmowego słownika wzbudzeń
10.4.4 Rekonfiguracja słownika wzbudzeń na podstawie analizy psychoakustycznej sygnału
10.4.5 Eksperymentalna ocena jakości kompresji
10.5 Uzdatnianie sygnału mowy z użyciem banku spaczonego
10.5.1 Motywacja
10.5.2 Konstrukcja systemu
10.5.3 Ewaluacja rozwiązania
10.5.4 Podsumowanie
10.6 Czteropasmowa pakietowa transformata falkowa wykorzystująca kwaternionowe banki filtrów
10.6.1 Motywacja
10.6.2 Aproksymacja rozkładu pasm krytycznych drzewem DWPT
10.6.3 Estymacja progu maskowania w dziedzine falek
10.6.4 Zastosowania modelu
10.7 Kwaternionowe banki filtrów w transformatowej kompresji obrazu
10.7.1 Cele badań
10.7.2 Projektowanie banku filtrów
10.7.3 Eksperymenty
10.7.4 Podsumowanie
Bibliografia
Indeks
