电气电子工学序论第3回情报-电气电子工学科课件

量子化(Mid-riser型)出力y入力x1通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化(Mid-riser型)出力y入力x1通信ネットワーク量子化(Mid-tread型)出力y入力x2通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化(Mid-tread型)出力y入力x2通信ネットワーク量子化(対数)出力y入力x入力にlog適用後、均一量子化すれば実現可3通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化(対数)出力y入力x入力にlog適用後、3通信ネットワμ則対数圧縮-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81QUANTIZERCHARACTERISTICINPUTOUTPUT25512832

ITU標準：μ=255(北米、日本)4通信ネットワーク特論(量子化･符号化）μ則対数圧縮-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.量子化の例2-bitmidriser5通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化の例2-bitmidriser5通信ネットワーク特論量子化ノイズ6通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化ノイズ6通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化ノイズのパワースペクトル密度7通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化ノイズのパワースペクトル密度7通信ネットワーク特論(量宿題１以下の計算機シミュレーションを行う振幅が１の正弦波を線形量子化し、量子化ノイズを測定する。量子化器のビット数を2,3,4,5,6としたときの量子化ノイズパワーsq2[dB]を計算する8通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１以下の計算機シミュレーションを行う8通信ネットワーク特宿題１(続)これを以下の理論値と比較せよ上記理論値を導け9通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１(続)これを以下の理論値と比較せよ9通信ネットワーク特宿題１(続)２．音声信号を録音し、線形量子化と対数量子化し、SNを比較する。4bitの線形量子化とm則圧縮を行う10通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１(続)２．音声信号を録音し、線形量子化と対数量子化し、宿題１(続)音声信号を最大値1,0.1,0.01,0.001として正規化して線形、m則量子化のSNを計算する。方法（計算機環境、言語等）、プログラムリスト、波形プロット等を必要に応じて含める。結果と考察は必須。11通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１(続)音声信号を最大値1,0.1,0.01,0.001音声信号の高能率符号化音声は一般に冗長度が高い→うまく除去すれば情報圧縮可能音声を波形として統計的性質を利用波形符号化高品質高レート（低圧縮率）音声の発生機構（声道モデル）を利用情報源符号化人工的な品質低レート（高圧縮率）双方を併用ハイブリッド符号化12通信ネットワーク特論(量子化･符号化）音声信号の高能率符号化音声は一般に冗長度が高い12通信ネット信号の冗長性を利用した圧縮（ＤＰＣＭ）音声、画像等隣接サンプル間の相関が強い →うまく利用して伝送帯域圧縮13通信ネットワーク特論(量子化･符号化）信号の冗長性を利用した圧縮（ＤＰＣＭ）音声、画像等隣接サンプ差分出力rDPCMの効果r(t)=x(t)-x(t-1)入力x(音声）14通信ネットワーク特論(量子化･符号化）差分DPCMの効果r(t)=x(t)-x(t-1)入力x14音声の情報源符号化インパルス列（声帯振動波）ノイズ×ゲインフィルタ（声道特性）有声無声15通信ネットワーク特論(量子化･符号化）音声の情報源符号化インパルス列ノイズ×ゲインフィルタ有声無声MPEG1オーディオ符号化聴覚（マスキング）特性積極活用3つのレイヤー＊：標準レート、transparentquality16通信ネットワーク特論(量子化･符号化）MPEG1オーディオ符号化聴覚（マスキング）特性積極活用＊：マスキング大きな音の周波数的近傍は聞こえない。マスキング閾値faMbcdM:マスカーa,b:聞こえない（マスクされる）c,d:聞こえる音圧17通信ネットワーク特論(量子化･符号化）マスキング大きな音の周波数的近傍は聞こえない。マスキング閾値MPEG1LayerⅢの構成*:帯域内音レベル対量子化雑音レベルより算出18通信ネットワーク特論(量子化･符号化）MPEG1LayerⅢの構成*:帯域内音レベル対量子化雑画像符号化静止画像符号化ほとんどが直交変換（DCT)利用画像の周波数偏在（低域集中）を利用動画像符号化ほとんどがDCTベースフレーム内、フレーム間差分符号化動き補償：画面内の一部が平行移動した場合補正し、符号化効率稼ぐ19通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像符号化静止画像符号化19通信ネットワーク特論(量子化･符画像の２次元周波数(フーリエ）変換原画像フーリエ変換画像20通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像の２次元周波数(フーリエ）変換原画像フーリエ変換画像20原画像21通信ネットワーク特論(量子化･符号化）原画像21通信ネットワーク特論(量子化･符号化）２次元FFT画像22通信ネットワーク特論(量子化･符号化）２次元FFT画像22通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像のフーリエ変換係数のジグザ･グスキャンx,y両方向低周波成分から高周波に向けてスキャン

成分がある程度小さくなった点でスキャンを止める23通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像のフーリエ変換係数のジグザ･グスキャンx,y両方向低周波静止画符号化24通信ネットワーク特論(量子化･符号化）静止画符号化24通信ネットワーク特論(量子化･符号化）動画符号化25通信ネットワーク特論(量子化･符号化）動画符号化25通信ネットワーク特論(量子化･符号化）動き補償26通信ネットワーク特論(量子化･符号化）動き補償26通信ネットワーク特論(量子化･符号化）音声･画像符号化標準27通信ネットワーク特論(量子化･符号化）音声･画像符号化標準27通信ネットワーク特論(量子化･符号化量子化(Mid-riser型)出力y入力x28通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化(Mid-riser型)出力y入力x1通信ネットワーク量子化(Mid-tread型)出力y入力x29通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化(Mid-tread型)出力y入力x2通信ネットワーク量子化(対数)出力y入力x入力にlog適用後、均一量子化すれば実現可30通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化(対数)出力y入力x入力にlog適用後、3通信ネットワμ則対数圧縮-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81QUANTIZERCHARACTERISTICINPUTOUTPUT25512832

ITU標準：μ=255(北米、日本)31通信ネットワーク特論(量子化･符号化）μ則対数圧縮-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.量子化の例2-bitmidriser32通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化の例2-bitmidriser5通信ネットワーク特論量子化ノイズ33通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化ノイズ6通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化ノイズのパワースペクトル密度34通信ネットワーク特論(量子化･符号化）量子化ノイズのパワースペクトル密度7通信ネットワーク特論(量宿題１以下の計算機シミュレーションを行う振幅が１の正弦波を線形量子化し、量子化ノイズを測定する。量子化器のビット数を2,3,4,5,6としたときの量子化ノイズパワーsq2[dB]を計算する35通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１以下の計算機シミュレーションを行う8通信ネットワーク特宿題１(続)これを以下の理論値と比較せよ上記理論値を導け36通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１(続)これを以下の理論値と比較せよ9通信ネットワーク特宿題１(続)２．音声信号を録音し、線形量子化と対数量子化し、SNを比較する。4bitの線形量子化とm則圧縮を行う37通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１(続)２．音声信号を録音し、線形量子化と対数量子化し、宿題１(続)音声信号を最大値1,0.1,0.01,0.001として正規化して線形、m則量子化のSNを計算する。方法（計算機環境、言語等）、プログラムリスト、波形プロット等を必要に応じて含める。結果と考察は必須。38通信ネットワーク特論(量子化･符号化）宿題１(続)音声信号を最大値1,0.1,0.01,0.001音声信号の高能率符号化音声は一般に冗長度が高い→うまく除去すれば情報圧縮可能音声を波形として統計的性質を利用波形符号化高品質高レート（低圧縮率）音声の発生機構（声道モデル）を利用情報源符号化人工的な品質低レート（高圧縮率）双方を併用ハイブリッド符号化39通信ネットワーク特論(量子化･符号化）音声信号の高能率符号化音声は一般に冗長度が高い12通信ネット信号の冗長性を利用した圧縮（ＤＰＣＭ）音声、画像等隣接サンプル間の相関が強い →うまく利用して伝送帯域圧縮40通信ネットワーク特論(量子化･符号化）信号の冗長性を利用した圧縮（ＤＰＣＭ）音声、画像等隣接サンプ差分出力rDPCMの効果r(t)=x(t)-x(t-1)入力x(音声）41通信ネットワーク特論(量子化･符号化）差分DPCMの効果r(t)=x(t)-x(t-1)入力x14音声の情報源符号化インパルス列（声帯振動波）ノイズ×ゲインフィルタ（声道特性）有声無声42通信ネットワーク特論(量子化･符号化）音声の情報源符号化インパルス列ノイズ×ゲインフィルタ有声無声MPEG1オーディオ符号化聴覚（マスキング）特性積極活用3つのレイヤー＊：標準レート、transparentquality43通信ネットワーク特論(量子化･符号化）MPEG1オーディオ符号化聴覚（マスキング）特性積極活用＊：マスキング大きな音の周波数的近傍は聞こえない。マスキング閾値faMbcdM:マスカーa,b:聞こえない（マスクされる）c,d:聞こえる音圧44通信ネットワーク特論(量子化･符号化）マスキング大きな音の周波数的近傍は聞こえない。マスキング閾値MPEG1LayerⅢの構成*:帯域内音レベル対量子化雑音レベルより算出45通信ネットワーク特論(量子化･符号化）MPEG1LayerⅢの構成*:帯域内音レベル対量子化雑画像符号化静止画像符号化ほとんどが直交変換（DCT)利用画像の周波数偏在（低域集中）を利用動画像符号化ほとんどがDCTベースフレーム内、フレーム間差分符号化動き補償：画面内の一部が平行移動した場合補正し、符号化効率稼ぐ46通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像符号化静止画像符号化19通信ネットワーク特論(量子化･符画像の２次元周波数(フーリエ）変換原画像フーリエ変換画像47通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像の２次元周波数(フーリエ）変換原画像フーリエ変換画像20原画像48通信ネットワーク特論(量子化･符号化）原画像21通信ネットワーク特論(量子化･符号化）２次元FFT画像49通信ネットワーク特論(量子化･符号化）２次元FFT画像22通信ネットワーク特論(量子化･符号化）画像のフーリエ変換係数のジグザ･グスキャンx,y両方向低周波成分から高周波に向けてスキャン

成分がある程度小さくなった点でスキャンを止める50通信ネットワ