Lossless compression and coding for audio signalsLossless compression and coding for audio signalsΣυμπίεση και κωδικοποίηση ακουστικών σημάτων χωρίς απώλεια πληροφορίας Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2022-07-292022enThis thesis is on lossless audio compression and coding that is very important for studio applications, such as digital audio signal processing, and is prefered by many artists around the world. We study and present an implementation of the IEEE 1857.2 standard and explicitly its lossless audio coding extension, that typically implements a very similar process of compression and coding for the audio signal with many other famous lossless audio compression standards (FLAC , MPEG-4 ALS ,etc). Many of these techniques, are being used on medical applications too, where the preservation of the original information of the source is extremely important. Last but not least, similar processes are being used for compressing losslessly optical satellite images. Another discussion is that in order to have a greater rate of transmission and reduce bandwidth in a communication system, lossless compression of the source is crucial. In the thesis, we present in detail the theoretic foundation of the linear predictive model, Arithmetic, Golomb-Rice, and exponential Golomb coding, and IEEE-1857.2 defined pre- and post-processing techniques. We implement all above techniques and illustrate by compressing and coding some input uncompressed (raw) CD quality audio files (.wav files), achieving minimization of the number of bits while maintaining quality.Αυτή η διατριβή αφορά στη συμπίεση και κωδικοποίηση ήχου χωρίς απώλειες που είναι πολύ σημαντική για εφαρμογές στούντιο όπως η επεξεργασία ψηφιακού ηχητικού σήματος και προτιμάται από πολλούς καλλιτέχνες σε όλο τον κόσμο. Παρουσιάζουμε μία υλοποίηση του προτύπου IEEE 1857.2 και συγκεκριμένα της επέκτασης του standard όσον αφορά σε συμπίεση και κωδικοποίηση του ήχητικού σήματος χωρίς απώλειες, όπου υλοποιείται μία πολύ παρόμοια διαδικασία συμπίεσης και κωδικοποίησης για το σήμα ήχου με πολλά άλλα διάσημα πρότυπα συμπίεσης και κωδικοποίησης ήχου χωρίς απώλειες (FLAC, MPEG-4 ALS κλπ). Πολλές από αυτές τις τεχνικές χρησιμοποιούνται και σε ιατρικές εφαρμογές, όπου η διατήρηση των αρχικών πληροφοριών της πηγής είναι εξαιρετικά σημαντική. Επίσης παρόμοιες διαδικασίες χρησιμοποιούνται για τη συμπίεση και κωδικοποίηση οπτικών δορυφορικών εικόνων χωρίς απώλειες. Μία άλλη συζήτηση είναι ότι, προκειμένου να έχουμε μεγαλύτερο ρυθμό μετάδοσης και να μειώσουμε το εύρος ζώνης σε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστημα, η συμπίεση χωρίς απώλειες της πηγής είναι ζωτικής σημασίας. Στη διατριβή παρουσιάζονται αναλυτικά τα θεωρητικά θεμέλια του μοντέλου γραμμικής πρόβλεψης, της αριθμητικής, Golomb-Rice και εκθετικής κωδικοποίησης Golomb, και κάποιων προ-καθορισμένων τεχνικών του προτύπου IEEE 1857.2 πριν και μετά την επεξεργασία του ψηφιακού ηχητικού σήματος. Εφαρμόζουμε όλες τις παραπάνω τεχνικές συμπιέζοντας και κωδικοποιώντας ορισμένα αρχεία ήχου (που δεν είναι συμπιεσμένα (ακατέργαστα) σε ποιότητα CD (αρχεία .wav)), επιτυγχάνοντας ελαχιστοποίηση του αριθμού των bit διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα.Diploma ThesisΔιπλωματική Εργασίαhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών ΥπολογιστώνKonstantas_Christos_Dip_2022.pdfChania [Greece]Library of TUC2022-07-29application/pdf6.2 MBfree Konstantas Christos Κωνσταντας Χρηστος Karystinos Georgios Καρυστινος Γεωργιος Bletsas Aggelos Μπλετσας Αγγελος Spyropoulos Thrasyvoulos Σπυροπουλος Θρασυβουλος Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete Source Coding Lossless Audio Coding Digital Signal Processing