Fundamentos de Procesamiento de Señales de Audio y Codificación Digital

Procesamiento y Codificación de Audio

Dithering

El dithering es una forma intencional de aplicar ruido utilizado para aleatorizar el error de cuantificación. En audio, puede ser útil para romper los ciclos límite periódicos, que son un problema común en los filtros digitales. El ruido aleatorio es menos objetable que los tonos armónicos producidos por dichos ciclos.

Formatos de Audio

• Sin comprimir: PCM, RAW, WAV, AU, AIF.
• Lossless (sin pérdida): FLAC, WMA, M4A.

Artefactos en la Codificación

• Pre-ecos: Aparecen en los aumentos repentinos de energía dentro de un marco. Este efecto es difícil de evitar, pero se puede reducir mediante el uso de ventanas de longitud variable.
• Double-speak: Con frecuencias más bajas y frecuencias de muestreo reducidas, las señales de voz parecen tener un segundo altavoz debido a un desajuste entre el tiempo de resolución del codificador y la estructura temporal de las señales.

Vocoders

Los vocoders (codificadores de voz) utilizan un modelo de producción del habla que consiste en una señal armónica/ruido y un filtro lineal:

• El filtro es una representación del tracto vocal, y sus coeficientes generalmente se calculan utilizando predicción lineal.
• La señal de excitación es un modelo de la forma de onda glotal, representada por una secuencia de pulsos (sonidos sonoros) o ruido (sonidos sordos).

Los vocoders son apropiados exclusivamente para señales de voz. Algunos ejemplos incluyen: LPC-10, MPLPC, RELP y CELP.

Cuantificación

Cuantificación escalar

Es la cuantificación en un espacio unidimensional:

• Cada muestra de entrada se redondea a un conjunto finito de niveles de salida.
• Los niveles se distribuyen por igual.

Cuantificación escalar no uniforme

• Los niveles se distribuyen de acuerdo con una función no lineal.

Cuantificación vectorial

Es la cuantificación conjunta en un espacio N-dimensional. El vector puede representar:

• Una trama de muestras.
• Un conjunto de parámetros derivados de una trama de muestras.

Banco de filtros

Un banco de filtros se utiliza para descomponer la señal de entrada en submuestras de componentes espectrales (dominio de tiempo/frecuencia). Junto con el banco de filtros correspondiente en el decodificador, forma un sistema de análisis/síntesis.