Alocação Ótima de BitsAlan Dantas de Medeiros Endalécio

Diego Berg BrumNilson Carvalho Silva Junior

Victor Pereira da CostaVitor Borges Coutinho da Silva

Processamento Digital de Áudio

Ganho de Codificação Espectro Colorido Sinais Quase Estacionários Modelo Psicoacústico de Mascaramento

Alocação Ótima Minimização do Erro Médio Quadrático

Introdução

Quantização uniforme

Realocação de Bits Erro Constante nas Amostras

Ponto Flutuante

Introdução

Como , Maior escala requer mais bits

Substituindo C em função do número total de bits e fazendo a média

-> número de frequências com, pelo menos, 1 bit de mantissa

alocado -> total de bits de mantissa

Introdução

Substituindo em e levando a potência em consideração em

Quando , a alocação com ponto flutuante é

melhor

Ganho de Codificação e Planitude Espectral

(Média Geométrica/Média Aritmética) Igual a 1 para ruído branco Quanto menor, maior ganho de codificação

Ganho de Codificação e Planitude Espectral

Número de bandas de frequência pequeno Alocação ótima de bits Quantização amostra por amostra

Número de bandas de frequência grande Agrupamento de amostras em sub-bandas Quantização das sub-bandas em FP por Blocos

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Equação de alocação de bits para sub-banda “b”:

b -> índice de sub-banda -> Número de amostras na sub-banda “b” -> Valor máximo de na sub-banda “b”

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Informações necessárias para descrever alocação:

Se bandas são passadas e quantos bits por banda

Alocação ótima de bits: Garantir resultados coerentes

Número de bits alocados positivo Pelo menos 2 bits de mantissa para quantizações

midtread

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Informações necessárias para descrever alocação

Problema: Overhead

Número grande de alocações diferentes por sub-banda

Solução: Valores pré-definidos no decodificador

MPEG II – máximo de bits alocados para certas bandas

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Equação de alocação de bits

Problemas: Número de bits alocados > máximo permitido Número de bits alocados < 2 por sub-banda

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Soluções:

Ajustar limites superior e inferior do sinal

Alocação “water-filling”

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Escolha de limites de sinal para alocação de bits: Se > limite máximo => máximo de alocação de

bits(Saturação) Se < limite mínimo => nenhum bit é alocado Se limite mínimo < < limite máximo:

Fórmula ótima de alocação de bits para sub-banda Se resultados da fórmula incluirem alocações

superiores ao limite máximo de bits ou inferiores a 2 bits limites de sinal inválidos

Aumenta limite inferior e diminui superior.

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Alocação “water-filling”: Condição inicial (0 bits)

Até que P=0 Se existirem sub-bandas com = 1, agrupar em pares na mesma

situação ou distribuir bits para outras amostras.

Quantização em Ponto Flutuante por Blocos

Ordenar sub-bandas Limite = Max()

Limite--Se () >= LimiteSe < MaxBits

++