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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:35 So 16.07.2006 | | Autor: | Bastiane |
Hallo zusammen!
Ich beschäftige mich gerade mit Datenkompression, speziell mit der Kompression von Audiodaten. Und da tauchen die Worte Transformations- und Subbandcodierung auf. Ich weiß allerdings nicht so ganz, was ich mir darunter vorstellen soll. Eigentlich dachte ich, dass ich nicht das gesamte Signal direkt codiere, sondern es erst in einzelne Teile ("Blöcke" oder "Subbänder") aufteile, und dann diese einzelnen Teile codiere. Dann verstehe ich aber den Unterschied zwischen Transformations- und Subbandcodierung nicht. Hat da zufällig jemand ein bisschen Ahnung von?
Viele Grüße
Bastiane
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 20:28 So 16.07.2006 | | Autor: | Infinit |
Hallo Bastiane,
mit Deiner Vermutung liegst Du schon ganz richtig. Die Frage ist, in welchem Bereich die Daten komprimiert werden und wie man das macht. Daten im Originalbereich zu codieren, bei der Audiocodierung also im Zeitbereich, ist nicht immer sehr effizient, da eine große Menge Daten, auch wenn man sie in Blöcke einteilt, codiert werden müssen. Mit den Daten und deren Repräsentation ist auch immer eine Darstellung der Energie der Daten verbunden.
Gehe für die folgende Überlegung mal von einer Blockbildung der Daten aus, die Du ja auch schon in Deiner Frage angedeutet hattest. Etwas leger ausgedrückt, kann man sagen, dass beim Auftreten vieler Daten mit einem Signalpegel, der sich stark von Null unterscheidet, die Energie dieser Daten über den gesamten Block verteilt ist und alle Daten für die Quellencodierung durch einen Algorithmus angefasst werden müssen. Die Aufgabe der Transformationscodierung ist es nun, diese Originaldaten in einen weiteren Bereich, den sogenannten Bildbereich, abzubilden und dies so geschickt zu machen, dass möglichst eine Energiekonzentration dabei stattfindet und eine Rückwandlung in den Originalbereich wieder möglich ist. Dann werden nur noch wenige Signalwerte sich von Null unterscheiden, die Verarbeitung durch einen Algorithmus vereinfacht sich. Ein extrem simples Beispiel ist die diskrete Fouriertransformation. Stelle Dir ein Gleichsignal vor, dessen Werte im Originalbereich alle die gleiche Amplitude haben; beispielsweise in einem Verarbeitungsblock von 16 Signalwerten Länge 16-mal der gleiche Wert. Die Fouriertransformation darauf angewandt, liefert nur noch einen Koeffizienten, nämlich den Koeffizienten, der den Gleichanteil des Signals beschreibt, die anderen 15 Koeffizienten sind identisch Null. Hier sieht man sehr schön den Vorteil einer Transformationscodierung für die Datenreduktion. Meistens benutzt man die DCT (Discrete Cosine Transform) dazu, eine Abart der Fouriertransformation.
Bei der Subband-Codierung wird das zu verarbeitende Signal im Originalbereich gefiltert und die hierbei entstehenden Teilbänder anschließend weiterverarbeitet. Die Filter müssen hierbei die Nebenbedingung erfüllen, dass das Analysefilter im Sender und das Synthesefilter im Empfänger einen Allpass darstellen, da im Idealfall ja das empfangene Signal mit dem gesendeten identisch sein soll. Für ganz spezielle Filtertypen kann man sogar nachweisen, dass die Transformationscodierung sich durch eine Subbandfilterung realisieren lässt (das aber nur nebenbei). Eine Subbandcodierung liefert vor der Datenreduktion Daten in mehreren Frequenzbereichen, diese können dann mit speziell an die Charakteristik der einzelnen Subbänder angepassten Codierverfahren weiterverarbeitet werden. Bei der Transformationscodierung bekommt man die zu verarbeitenden Daten in einem Block geliefert und muss dann sehen, was man am besten daraus macht im Sinne einer Datenreduktion. Die Art der Verarbeitung der Daten für die Quellencodierung ist demzufolge unterschiedlich bei Transformations- und Subbandcodierung und auch der Raum, in dem die Bearbeitung stattfindet.
Ich hoffe, die Unterschiede zwischen den beiden Codierverfahren sind damit etwas klarer geworden.
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:00 Mi 19.07.2006 | | Autor: | Bastiane |
Hallo Infinit!
Danke für deine ausführliche Antwort. Ich habe das jetzt (kurz und knapp) so verstanden:
Bei der Transformationscodierung werden die Blöcke quasi nach der Zeit gebildet, ich fange also am Anfang des Signals an und nach einer bestimmten Zeit ist mein erste Block zu Ende, dann fängt der nächste Block an usw.. Und diese ganzen Blöcke werden dann einzeln quantisiert.
Bei der Subbandcodierung ist die Blockbildung nicht so "willkürlich", sondern das Signal wird zuerst nach den Frequenzen "sortiert", in jedem Band sind dann "Teile des Signals mit ähnlicher Frequenz" (habe in meinen Aufzeichnungen noch eine Skizze gefunden, wo als Beispiel steht: 1. Subband 0-1 kHz, 2. Subband 1-2 kHz,...). Und da ich dann ja quasi eine Ähnlichkeit in jedem Band habe, kann ich auch für jedes Band einen dazu passenden Quantisierer benutzen. Aber auch hier funktioniert die Codierung dann blockweise bzw. bandweise.
Ist das so in ungefähr richtig?
Viele Grüße
Bastiane
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(Antwort) fertig | | Datum: | 13:20 Mi 19.07.2006 | | Autor: | Infinit |
Hallo Bastiane,
dies ein wichtiges Kriterium, da alle Transformationscodierungen auch Blockcodierungen sind. Ein weiterer markanter Punkt ist der, dass die Transformationscodierung die Darstellung in einem sogenannten Bildraum ermöglicht, dort wird dann das Signal weiterverarbeitet, wohingegen die Subbandcodierung zwar das Signal in Frequenzbereiche aufteilt, die weitere Verarbeitung geschieht jedoch im Originalbereich des Signales, also normalerweise im Zeitbereich.
Viele Grüße,
Infinit
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