تكرار النطاق الطيفي

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مخطط طيفي لتسجيل عزف الكمان . لاحظ التوافقيات التي تحدث عند مضاعفات عددية صحيحة للتردد الأساسي. تستغل تقنية SBR هذا التكرار.

تكرار النطاق الطيفي ( SBR ) هو تقنية لتحسين ترميز الصوت أو الكلام ، خاصة عند معدلات البت المنخفضة ، ويعتمد على التكرار التوافقي في مجال التردد.

يمكن دمجه مع أي برنامج ترميز لضغط الصوت : يقوم برنامج الترميز نفسه بنقل الترددات المنخفضة والمتوسطة من الطيف، بينما يقوم برنامج SBR بتكرار محتوى الترددات العالية عن طريق نقل التوافقيات الصاعدة من الترددات المنخفضة والمتوسطة عند وحدة فك التشفير. [ 1 ] يتم إرسال بعض المعلومات التوجيهية لإعادة بناء الغلاف الطيفي عالي التردد كمعلومات جانبية.

عند الحاجة، يقوم أيضًا بإعادة بناء أو مزج المعلومات الشبيهة بالضوضاء بشكل تكيفي في نطاقات تردد محددة من أجل إعادة إنتاج الإشارات التي لم تحتوي في الأصل على مكونات نغمية أو احتوت على عدد أقل منها بدقة.

تعتمد فكرة SBR على مبدأ أن الجزء النفسي الصوتي من الدماغ البشري يميل إلى تحليل الترددات الأعلى بدقة أقل؛ وبالتالي فإن الظواهر التوافقية المرتبطة بعملية تكرار النطاق الطيفي لا تحتاج إلا إلى أن تكون دقيقة من الناحية الإدراكية وليست دقيقة من الناحية التقنية أو الرياضية.

التاريخ والاستخدام

طوّرت شركة Coding Technologies السويدية (التي استحوذت عليها Dolby عام 2007) تقنية SBR الرائدة في استخدام برنامج الترميز aacPlus المشتق من MPEG-2 AAC ، والذي ظهر لأول مرة عام 2001. وقُدّم هذا البرنامج إلى MPEG وشكّل أساسًا لتقنية MPEG-4 High-Efficiency AAC (HE-AAC)، التي اعتُمدت كمعيار عام 2003. [ 2 ] حصل كلٌّ من لارس ليليريد ، وكريستوفر كيورلينغ، ومارتن ديتز على جائزة IEEE Masaru Ibuka للإلكترونيات الاستهلاكية عام 2013 لجهودهم في تطوير وتسويق HE-AAC. [ 3 ] [ 4 ] كما استُخدمت تقنية SBR الخاصة بشركة Coding Technologies مع WMA 10 Professional لإنشاء WMA 10 Pro LBR، ومع MP3 لإنشاء mp3PRO .

يستخدم نظام HE-AAC الذي يعتمد على SBR في أنظمة البث مثل DAB+ و Digital Radio Mondiale (بما في ذلك xHE-AAC ) و HD Radio و XM Satellite Radio . [ 5 ]

إذا لم يكن مشغل الصوت قادرًا على استخدام المعلومات الجانبية المُرسلة مع بيانات الصوت المضغوطة "العادية"، فقد يظل قادرًا على تشغيل بيانات "النطاق الأساسي" (على سبيل المثال، البيانات المُسجلة بتردد 22.05  كيلوهرتز بدلًا من 44.1  كيلوهرتز) كالمعتاد، مما ينتج عنه صوت باهت (لغياب الترددات العالية)، ولكنه مقبول في المجمل. هذا هو الحال، على سبيل المثال، عند تشغيل ملف mp3PRO باستخدام برنامج MP3 غير قادر على استخدام معلومات SBR.

يقوم جزء CELT الخاص بـ Opus بطي الطيف على مستوى خانة MDCT، مما يجعله تقنية أقل تطوراً ولكن ذات تأخير أقل مقارنة بتقنية SBR. [ 6 ]

تُجري تقنية Dolby Digital Plus (E-AC3) عملية التمديد الطيفي (SPX). تعمل هذه التقنية على اختزال مكونات الترددات العالية إلى بيانات وصفية، وهي مشابهة لحساب اقتران القنوات المتعددة في E-AC3. [ 7 ] تُوسّع تقنية Dolby AC-4 هذه التقنية لتشمل التمديد الطيفي المتقدم (A-SPX)، مع إمكانية دمجها مع البيانات العادية غير المُمدّدة في المجال الزمني أو الترددي. ونتيجةً لذلك، يُمكن تعطيل SPX بشكل انتقائي للأجزاء الصعبة. [ 8 ]

طُرق

ينتج عن ترميز SBR إشارة صوتية مُخفّضة (عادةً بنسبة 2:1) ومعلومات توجيهية. في منشور سابق، وُصفت البيانات التوجيهية بأنها ناتجة عن تحليل مرشح المرآة التربيعية (QMF) ومُقدِّر الغلاف . [ 9 ]

يتطلب فك تشفير SBR نقل التوافقيات، وهي حالة من حالات تمديد الوقت الصوتي وتغيير درجة الصوت . [ 10 ]

  • تبدأ الطريقة التقليدية بفترات قصيرة من تحويل فورييه المنفصل (DFT)، وتعديلات الطور، وتحويل فورييه المنفصل العكسي (IDFT)، وتنتهي بعملية الجمع المتداخل. هذه الطريقة حساسة للإشارات العابرة التي قد تسبب صدى، مما يستلزم إضافة بعض الحشو (50% في USAC) في تحويل فورييه المنفصل.
  • يُعدّ QMF نهجًا أحدث. إذ يمكن لمجموعة مرشحات واحدة أن تُجري عملية تمديد زمني كاملة وتغيير درجة الصوت لتقليل التعقيد الحسابي.

انظر أيضاً

  • شرح تقنية SBR في صفحة تقنيات الترميز على موقع Wayback Machine (أرشيف 2014-12-27) ، كما ظهرت في عام 2007 عند استحواذ Dolby.

مراجع

  1. ↑ نوفاك، كلارك. "تكرار النطاق الطيفي وتشفير aacPlus - نظرة عامة" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 30 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  2. ↑ المنظمة الدولية للمقاييس (2003). "توسيع النطاق الترددي، ISO/IEC 14496-3:2001/Amd 1:2003" . المنظمة الدولية للمقاييس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2009 .
  3. ↑ «جائزة ماسارو إيبوكا للإلكترونيات الاستهلاكية من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات» . IEEE.org . مؤرشف من الأصل في 8 أبريل 2010. تم الاطلاع عليه في 7 يوليو 2015 .
  4. ↑ "مقابلة مع مارتن ديتز، وكريستوفر كيورلينغ، ولارس ليليريد" . يوتيوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يوليو 2015 .
  5. ↑ "XM Radio – حقائق سريعة" . مؤرشف من الأصل في 15 نوفمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  6. ↑ جان مارك فالين؛ غريغوري ماكسويل؛ تيموثي ب. تيريبري؛ كوين فوس (17-20 أكتوبر 2013). "ترميز موسيقي عالي الجودة ومنخفض التأخير في برنامج ترميز أوبوس" (ملف PDF) . www.xiph.org . نيويورك، نيويورك: مؤسسة Xiph.Org. ص 2. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 14 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه في 19 أغسطس 2014 . 
  7. ↑ أندرسن، روبرت لورينغ؛ كروكيت، ب.؛ ديفيدسون، ج.؛ ديفيس، مارك؛ فيلدر، ل.؛ تيرنر، ستيفن س.؛ فينتون، م.؛ ويليامز، ب. (1 أكتوبر 2004). "مقدمة إلى دولبي ديجيتال بلس، وهو تحسين لنظام ترميز دولبي ديجيتال" (ملف PDF) . مجلة جمعية هندسة الصوت . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 19 نوفمبر 2016.
  8. ↑ "Dolby® AC-4: توصيل الصوت لخدمات الترفيه من الجيل التالي" (PDF) .
  9. ↑ إكستراند، بير (نوفمبر 2022). "توسيع نطاق تردد الإشارات الصوتية عن طريق تكرار النطاق الطيفي" (ملف PDF) . وقائع ورشة عمل IEEE Benelux الأولى حول المعالجة والترميز الصوتي القائم على النموذج (MPCA-2002)، لوفين، بلجيكا .
  10. ↑ تشونغ، هايشان؛ فيليموس، لارس؛ إكستراند، بير؛ ديش، ساشا؛ ناجل، فريدريك؛ وايلد، ستيفان؛ تشونغ، كوك سينغ؛ نوريماتسو، تاكيشي (19 أكتوبر 2011). "استنساخ النطاق الطيفي التوافقي القائم على QMF" . جمعية هندسة الصوت.