Zastosowanie adaptacyjnego wielokontekstowego kodera arytmetycznego do bezstratnej kompresji dźwięku

• Autorzy: Ulacha G.

Warianty tytułu

EN

Application of an adaptive multicontextual arithmetic encoder for lossless audio compression

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono szczegółową analizę zastosowania adaptacyjnego kodera arytmetycznego w bezstratnej kompresji dźwięku. Przedstawiono nowatorskie reguły podziału kontekstowego, dzięki którym dla każdej próbki istnieje możliwość właściwego doboru jednego z 20 rozkładów prawdopodobieństwa pozwalającego na efektywne kodowanie arytmetyczne. Scharakteryzowano sposób adaptacji długookresowej. Zwiększenie tempa adaptacji krótkookresowej osiągnięto przez wprowadzenie odpowiedniej kwantyzacji błędów predykcji. Zaproponowano także osobne kodowanie bitu znaku. Na końcu przedstawiono porównanie efektywności omawianej metody z innymi kodekami znanymi z literatury. Zaimplementowana metoda pozwala na kodowanie dźwięku w czasie rzeczywistym.

EN

The paper presents a detailed analysis of application of an adaptive arithmetic encoder in lossless audio compression. Novel rules for contextual split are provided thanks to which there exists the possibility of proper selection for each sample, one from 20 probability distributions aiming at effective arithmetic encoding. A longterm adaptation technique is characterized. An increase in the shortterm adaptation speed is obtained due to the introduction of an appropriate prediction error quantization. The separate encoding of the sign bit is also proposed. Eventually, there is a comparison of the proposed method effectiveness with other encoders known from literature. The implemented method allows us to encode audio in the real time.

Słowa kluczowe

PL

teoria informacji; bezstratna kompresja obrazu; kodowanie kontekstowe; skumulowany błąd predykcji; koder arytmetyczny

EN

information theory; lossless image compression; context coding; cumulated predictor error; arithmetic coder

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 58, nr 4
• Strony: 67--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab.

Twórcy

autor

Ulacha G.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Informatyki, 71-210 Szczecin, ul. Żołnierska 49

Bibliografia

• [1] B. Aiazzi, L. Alparone, S. Baronti, Context modeling for near-lossless image coding, IEEE Signal Processing Letters, vol. 9, no. 3, March 2002, 77-80.
• [2] G. Deng, H. Ye, Lossless image compression using adaptive predictor combination, symbol mapping and context filtering, Proceedings of IEEE 1999 International Conference on Image Processing, Kobe, Japan, vol. 4, Oct. 1999, 63-67.
• [3] R. G. Gallager, Variations on a theme by Huffman, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 24, no. 6, November 1978, 668-674.
• [4] C. D. Giurcaneau, I. Tabus, J. Astola, Adaptive context based sequential prediction for lossless audio compression, Proceedings of IX European Signal Processing Conference EUSIPCO 1998, Rhodes, Greece, vol. 4, Sept. 1998, 2349-2352.
• [5] S. W. Golomb, Run-length encoding, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 12, July 1966, 399-401.
• [6] H. Huang, P. Fränti, D. Huang, S. Rahardja, Cascaded RLS-LMS prediction in MPEG–4 lossless audio coding, IEEE Trans. on Audio, Speech and Language Processing, vol. 16, no. 3, March 2008, 554-562.
• [7] I. Matsuda, N. Ozaki, Y. Umezu, S. Itoh, Lossless coding using Variable Blok–Size adaptive prediction optimized for each image, Proceedings of 13th European Signal Processing Conference EUSIPCO-05 CD, September 2005.
• [8] B. Meyer, P. Tischer, TMW Lego-An Object Oriented Image Modelling Framework, Proceedings of Data Compression Conference 2001, 504.
• [9] T. Moriya, D. Yang, T. Liebchen, Extended Linear Prediction Tools for Lossless Audio Coding, Proc. of IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP'04), Montreal, Quebec, Canada, vol. 3, 17-21 May 2004, III 1008-1011.
• [10] A. Przelaskowski, Kompresja danych: podstawy, metody bezstratne, kodery obrazów, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2005.
• [11] E. Ravelli, P. Gournay, R. Lefebvre, A Two-Stage MLP+NLMS Lossless coder for stereo audio, Proc. of IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP'06), Toulouse, France, vol. 5, 14-19 May 2006, V 177-180.
• [12] Y. A. Reznik, Coding of prediction residual in MPEG-4 standard for lossless audio coding (MPEG-4 ALS), Proc. of IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP'04), Montreal, Quebec, Canada, vol. 3, 17-21 May 2004, III 1024-1027.
• [13] R. F. Rice, Some practical universal noiseless coding techniques, Jet Propulsion Labolatory, JPL Publication 79-22, Pasadena, CA, March 1979.
• [14] I. E. G. Richardson, H.264 and MPEG-4 video compression. Video coding for next generation multimedia, West Sussex, England, John Wiley & Sons Ltd., 2004.
• [15] T. Robinson, SHORTEN: Simple lossless and near-lossless waveform compression, Cambridge Univ. Eng. Dept., Cambridge, UK, Tech. Rep., 156, 1994, 1-17.
• [16] K. Sayood, Introduction to Data Compression, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 2002.
• [17] K. Sayood (ed.), Lossless compression handbook, California, Academic Press USA, 2003.
• [18] G. Ulacha, R. Stasiński, A Time Effective Lossless Coder Based on Hierarchical Contexts and Adaptive Predictors, Proceedings of 14th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference MELECON'08, Ajaccio, France, 5-7 May 2008, 829-834.
• [19] M. J. Weinberger, G. Seroussi, G. Sapiro, LOCO-I: Lossless Image Compression Algorithm: Principles and Standardization into JPEG-LS, IEEE Trans. on Image Processing, vol. 9, no. 8, August 2000, 1309-1324.
• [20] X. Wu, N. D. Memon, CALIC-A Context Based Adaptive Lossless Image Coding Scheme, IEEE Trans. on Communications, vol. 45, May 1996, 437-444.
• [21] H. Ye, A study on lossless compression of greyscale images, PhD thesis, Department of Electronic Engineering, La Trobe University, October 2002.
• [22] R. Yu, S. Rahardja, C. C. Ko, H. Huang, Improving coding efficiency for MPEG-4 Audio Scalable Lossless coding, Proc. of IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP'05), Philadelphia, PA, USA, vol. 3, 18-23 March 2005, III 169-172.
• [23] http://www.losslessaudio.org/
• [24] http://www.monkeysaudio.com/
• [25] http://uclc.info/lossless_audio_compression_test.htm