L'encodage audio bas débit basé sur le modèle "sinusoïdes amorties exponentiellement + transitoires + bruit"

Résumé du document

Ces 20 dernières années, le domaine du codage audio a été très productif. Il suffit d'observer la tendance actuelle qui vise à stocker ou à diffuser un maximum d'informations numériques sur des supports aux volumes de plus en plus réduits pour s'en convaincre. On comprend donc bien la tendance actuelle en bas débit qui, dans un souhait de conciliation des domaines d'application, vise à faire converger les 2 grandes techniques que sont l'encodage pour la parole et pour la musique. L'architecture du codeur audio bas débit basé sur le modèle "Sinusoïdes Amorties Exponentiellement + Transitoires + Bruit" sur lequel l'étude va porter met l'accent sur une décomposition du signal en 3 composantes.

Extraits

[...] Nous verrons qu'il existe d'autres méthodes pour observer le signal en termes fréquentiels, nous présenterons l'une d'elle. Ces modèles mathématiques seront présentés dans la partie d'observation du signal dans le domaine fréquentiel (analyse fréquentielle) correspondant à la première étape d'analyse du signal pseudo- stationnaire (cf figure 19). Fig.19 : Etapes d'analyse/synthèse du signal De cette analyse fréquentielle du signal suivra une sélection des fréquences pertinentes, c'est-à-dire qui seront assimilées à des sinusoïdes, lors de l'étape de détection des pics. Il s'agira de retenir un certain nombre de candidats, selon la compression envisagée. [...]

[...] La figure 12 nous montre les résultats du détecteur de transitoires sur le son de musique disco. Fig.11 : Attaques d'un son de musique, signal original, sous bande critique enveloppe, FDR de l'enveloppe (relatif à sa variation) Fig.12 : Attaques détectées sur l'extrait d'une seconde De musique disco, signalés par des lignes verticales en pointillé Segmentation du signal audio Une fois les attaques détectées, le signal va être découpé en trames longues de = 1024 échantillons (32 ms) ou courtes de = 128 échantillons (4ms) selon que le signal est considéré comme pseudo- stationnaire ou transitoire. [...]

[...] Les paramètres d'amplitude et de phase sont déterminés à l'itération sur le résidu entre le signal et la sinusoïde synthétisée, d'après la formule : Avec = (le signal audio). A chaque itération, on procède à une FFT du résidu afin d'en déterminer une pulsation par la méthode des plus grands pics. L'amplitude complexe de cette unique pulsation est déterminée par la méthode des moindres carrés, la matrice de Vandermonde Z est donc réduite à la dimension N * 2. Une amélioration de l'estimation de l'amplitude répondant du nom de modified relax algorithme for the EDS model vise à réduire l'incertitude engendrée par la méthode des moindres carrés en procédant pour chaque valeur de l à une ré estimation de l'amplitude sur les nouveaux résidus ainsi trouvés, à fréquence constante. [...]

[...] En effet, les performances d'analyse EDS s'effondrent dans le contexte fortement transitoire. En opérant sur des petites fenêtres plutôt que des grandes, et ce même à un nombre de paramètres équivalents, on améliore considérablement la restitution des transitoires. Ces résultats sont le fruit des travaux de Rémy Boyer Dans le cas de l'analyse synthèse du type OLA[15] qui a été retenue, les signaux analysés seront découpés par fenêtres rectangulaires longues ou courtes. Ces fenêtres sont translatées le long du signal d'un pas de pour les fenêtres longues et de pour les courtes à l'analyse comme à la synthèse. [...]

[...] Cette petite étude des codeurs bas débit et très bas débit nous aura montré que le degré d'abstraction dans la représentation du signal sonore est lié à la compression qu'elle permet. Elles ont cependant des défauts qui demandent à être améliorés. Voyons quels sont-ils Leurs limites La principale limite de tels encodeurs réside dans leur difficulté à représenter les signaux à variation rapide en amplitude. En effet, le cas d'un codeur à modulation d'impulsions du type MICDA visant à adapter le pas du codage à celui du signal aura des difficultés à compresser et à représenter des son percussifs qui ont une variation rapide d'amplitude. [...]