Введение
Цифровой артефакт сжатия звука
В обработке аудиосигналов преэхо, иногда называемое предэхом (не путать с обратным эхом), — это артефакт цифрового сжатия звука, при котором звук слышен раньше, чем он возникает (отсюда и название). Он наиболее заметен в импульсных звуках ударных инструментов, таких как кастаньеты или тарелки. Он возникает в алгоритмах сжатия аудио, основанных на преобразованиях, как правило, на модифицированной дискретной косинусной трансформации (MDCT), таких как MP3, MPEG-4 AAC и Vorbis, и вызван тем, что шум квантования распространяется по всему окну преобразования кодека.
Причина
Психоакустический компонент эффекта заключается в том, что воспринимается только эхо, предшествующее переходному процессу, а не следующее за ним – поскольку последнее маскируется этим переходным процессом. Формально, маскировка вперед во времени значительно сильнее, чем маскировка назад во времени, поэтому слышно предэхо, но не постэхо.
Смягчение
В попытке избежать артефактов предварительного эха, многие системы обработки звука используют фильтры, в которых весь отклик происходит после основного импульса, а не линейно-фазовые фильтры. Такие фильтры неизбежно вносят фазовые искажения и временное размытие, но эти дополнительные искажения менее заметны из-за сильного эффекта маскирования вперёд. Предотвращение предварительного эха является существенной сложностью при разработке аудиокодеков с потерями, работающих в частотной области, таких как MP3, MPEG 4 AAC и Vorbis. Это также одна из проблем, возникающих в алгоритмах цифровой коррекции помещений и частотных фильтрах в целом (шумоподавление посредством спектрального вычитания, эквализация и другие). Один из способов уменьшить эффект "дыхания" для фильтров и методов сжатия, использующих кусочно-преобразованные Фурье, – это выбор меньшего окна преобразования (короткие блоки в MP3), что повышает временное разрешение алгоритма за счёт снижения его частотного разрешения. Для более точного воспроизведения переходных процессов и устранения предварительного эха, программное обеспечение для сжатия аудио, такое как кодировщик Vorbis с открытым исходным кодом (oggenc из пакета Vorbis tools), настройка импульсного шума или использование битового резервуара может применяться в качестве расширенной опции (расширенная опция кодирования).