I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   4 A u g u s t   2021 ,   p p .   3 4 5 9 ~ 3 4 6 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 4 . pp 3 4 5 9 - 3 4 6 9          3459       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Audio  co m press io n using  t ra nsfo r ms  and hig h order   entropy   enco ding       Z a i na b J .   Ah m ed 1 ,   L o a y   E .   G eo rg e 2 ,   Ra a d Ah m ed  H a di 3   1 De p a rtme n o f   Bio lo g y   S c ien c e ,   Co ll e g e   o f   S c ien c e ,   Un iv e rsit y   o f   Ba g h d a d ,   Ba g h d a d ,   Ira q   2 Un iv e rsit y   o f   In f o r m a ti o n   T e c h n o lo g y   a n d   Co m m u n ica ti o n s ,   Ba g h d a d ,   Ira q   3 De p a rtme n o f   Co m p u ter S c ien c e ,   Co ll e g e   o f   Ed u c a ti o n ,   A l - Ira q ia Un iv e rsity ,   Ba g h d a d ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 5 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   Dec   1 2 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   J an   1 9 ,   2 0 2 1       Dig it a a u d io   is  re q u ire d   t o   tran s m it   larg e   siz e o f   a u d io   in f o rm a ti o n   t h ro u g h   th e   m o st  c o m m o n   c o m m u n ica t io n   sy ste m s;  in   tu rn   th is  lea d s   to   m o re   c h a ll e n g e in   b o t h   sto ra g e   a n d   a rc h iv in g .   In   th is  p a p e r,   a n   e ff i c ien a u d i o   c o m p re ss i v e   sc h e m e   is  p ro p o se d ,   it   d e p e n d o n   c o m b in e d   tran sf o rm   c o d in g   sc h e m e it   is  c o n sist  o f   i)  b i - o rth o g o n a (tab   9 /7 )   w a v e let  tran sf o rm   to   d e c o m p o se   th e   a u d io   sig n a l   in t o   lo w   &   m u lt h ig h   s u b - b a n d s,   ii th e n   th e   p ro d u c e d   su b - b a n d p a ss e d   th r o u g h   DCT   to   d e - c o rre late   th e   sig n a l,   iii t h e   p ro d u c o f   th e   c o m b in e d   tran sf o rm   sta g e   is  p a ss e d   th ro u g h   p ro g re ss iv e   h iera rc h ica q u a n ti z a ti o n ,   t h e n   tra d it io n a ru n - len g th   e n c o d i n g   (RLE ),   iv a n d   f in a ll y   L Z W   c o d in g   to   g e n e ra te   th e   o u tp u m a te   b it   stre a m .   T h e   m e a su re s   P e a k   sig n a l - to - n o ise   ra ti o   ( P S NR a n d   c o m p re ss io n   ra ti o   (CR)   w e re   u se d   to   c o n d u c a   c o m p a ra ti v e   a n a l y sis  f o th e   p e rf o rm a n c e   o f   th e   w h o le  sy ste m .   M a n y   a u d io   tes sa m p les   we re   u ti li z e d   to   tes th e   p e rf o rm a n c e   b e h a v io r;  th e   u se d   sa m p les   h a v e   v a rio u siz e a n d   v a ry   in   f e a tu re s.  T h e   si m u latio n   re su lt a p p e a th e   e f f i c i e n c y   o f   th e se   c o m b in e d   tran sf o rm w h e n   u sin g   L ZW   w it h in   th e   d o m a in   o f   d a ta  c o m p re ss io n .   T h e   c o m p re ss io n   re su lt a re   e n c o u ra g in g   a n d   sh o w   a   re m a r k a b le red u c ti o n   in   a u d io   f il e   siz e   w it h   g o o d   f id e li ty .   K ey w o r d s :   Au d io   co m p r ess io n   Bi - o r th o g o n a ( tab   9 /7 )   W av e l et   DC T   L Z W   Qu a n tizatio n   R u n - len g t h   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Z ai n ab   J .   A h m ed   Dep ar t m en t o f   B io lo g y   Scie n c   C o lleg o f   Scien ce ,   U n i v er s it y   o f   B ag h d ad   B ag h d ad ,   I r aq   E m ail:  za i n ab j ah m ed 8 3 @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   C o m p r ess io n   i s   k e y   m ec h a n is m   ap p lied   in   s i g n a p r o ce s s in g   a n d   h a s   lar g s i g n i f ica n ce   b ec au s e   h u g a m o u n ts   o f   d ata  ar co m m o n l y   tr an s f er r ed   o v er   co m m u n icatio n   ch a n n el  o f   n et w o r k   [ 1 ] .   Var io u s   t y p es  o f   in f o r m at io n   n a m e l y   au d io ,   v id eo ,   i m a g es,  a n d   tex is   n ec e s s ar y   to   u s t h d ata  co m p r ess io n   [ 2 ] .   Sp ee ch   co m p r es s io n   i s   p r o ce d u r th at  p u r p o s es  to   c h an g th h u m a n   s p ee c h   i n   co d ed   f r a m s o   t h at  i ca n   b r ee s tab lis h ed   as  th o r ig in a s ig n al  to   d ec r ea s th r ed u n d an c y   b et w ee n   n e ig h b o r in g   s a m p les  an d   b et w ee n   th ad j o in in g   f r a m e s   [ 3 ] .   T h id ea   o f   au d io   co m p r es s io n   i s   t o   tak u p   lo w er   ca p ac it y   s p ac to   lo w er   tr a n s f er   s p ee d   f o r   t r an s m i s s io n   b y   i m p le m e n ti n g   e n co d es  a u d io   d ata  s o   th at   v ar io u s   co m p r es s io n   m et h o d s   h a v b ee n   p r ep ar e d   to   ap p ly   th is   o b j ec tiv e   [ 4 ,   5] .   I is   p o s s ib le  to   class i f y   a u d io   co m p r ess io n   i n to   t w o   g r o u p s   s u c h   as   ev er y   o th er   d ig ita d ata  co m p r ess io n t h ese  g r o u p s   ar lo s s l ess   co m p r ess io n   an d   lo s s y   co m p r e s s io n   [ 6 ] .   T h e   au d io   co m p r es s io n   tech n iq u e   ca n   b ar r an g ed   in to   th r ee   f u n ct io n al  g r o u p s ;   i)   d ir ec f o r m s ,   ii)  p ar am e ter   ex tr ac tio n   f o r m s ,   an d   iii)  tr a n s f o r m a tio n   f o r m s   [ 7 ,   8 ] .   T h d ir ec f o r m s   w h e n   t h s a m p le s   o f   t h s i g n al  ar d ir ec tl y   h an d led   to   s u p p l y   c o m p r es s io n ,   p ar a m eter   e x tr ac tio n   f o r m s   w h e n   a   p r ep r o ce s s o r   is   e m p lo y ed   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 4 5 9   -   3469   3460   ex tr ac s o m f ea t u r es  th at   ar l ater   u til ized   to   r ec o n s tr u ct  th e   s ig n al.   W h ile  tr a n s f o r m at io n   f o r m s ,   li k d is cr ete   Fo u r ier   tr an s f o r m   ( DFT ) ,   d is cr ete  co s in tr an s f o r m   ( D C T ) ,   an d   d is cr ete  w a v elet  tr an s f o r m   ( DW T )   [ 9 ]   DC T   an d   DW T   p r o ce s s   is   u tili ze d   i n   t h f ield   o f   t h a u d io   s ig n al.   DC T   is   co m m o n l y   u s ed   f o r   s ig n a co m p r ess io n   esp ec iall y   w h e n   i h a s   h i g h   co r r elatio n   an d   ca n   ea s il y   r e b u ild   th e   s i g n al  w it h   lo w   f id elit y   er r o r .   D W T   i s   a p p r o p r i a t e   f o r   s i g n a l   c o m p r e s s i o n   b e c a u s e   o f   i t s   l o c a l i z a t i o n   c h a r a c t e r i s t i c   o v e r   t i m e - f r e q u e n c y   s p a c e   [ 1 0 ,   1 1 ].   Ma n y   m et h o d s   h a v b ee n   s u g g ested   f o r   th d ig ital  co m p r es s io n   o f   a u d io   s ig n al s   u ti lizi n g   DC T   an d   w a v elet  tr a n s f o r m .   I n   [ 1 2 ]   Kau r   h ad   s t u d ied   th u s o f   DC T   an d   DW T   to   c o m p r ess   s p ee ch   s i g n al,   h ap p lied   DC T   o n   th s ig n al,   a n d   th e n   t h en co d ed   d ata  is   d ec o d ed   b y   DW T .   I n   g e n er al,   d ig itized   d ata  ca n   b r ep r esen ted   b y   lo w er   n u m b e r   o f   b its   w h e n   r e m o v i n g   th ex is t in g .   Al s o ,   Kau r   in d icate d   th at  w a v elet  f ilter s   ca n   lead   to   g o o d   f id elit y   r esu lt s   w h e n   r ec o n s tr u cti n g   t h co m p r es s ed   s p ee ch   s i g n a l.  Hig h - ef f icie n c y   co m p r es s io n   r es u lt s   p er f o r m e d   in   P SNR   an d   MSE   o f   th s i g n al  w h e n   u s i n g   d i f f er en f ilt er s   w i th   t h h y b r id   m o d el.   Fo r   s p ee ch   s i g n al  co m p r ess io n ,   th i s   m eth o d   ca n   b v er y   e f f ec ti v el y   ap p lied .   Dr w ee s h   a n d   Geo r g e   [ 1 3 ]   u s ed   t h b i - o r th o g o n al  tab   9 / 7   w a v elet  f ilter   to   p er f o r m   a n   ef f ec ti v a u d io   co d in g   s ch e m e.   T h s u g g ested   co d in g   s c h e m co m p o s ed   o f   f i v s ta g es,  th e s s ta g es  ar e   t h au d io   n o r m al izatio n ,   f o llo w ed   b y   tr an s f o r m   co d in g   u s i n g   w a v elet  ( t ap   9 /7 ) ,   th w av e let  co ef f icie n t s   ar q u an tized   u s in g   t h p r o g r ess i v h ier ar ch al  s ch e m e,   a   m o d i f ied   r u n - len g t h   e n co d in g   w a s   ap p lied   to   r e d u ce   lo n g   r u n s   o f   t h ze r o s   n u m b er s ,   an d   f i n all y   en co d in g   u s i n g   h i g h   o r d er   s h i f co d in g   is   ap p lied .   T h last   s tep   o f   th d ec o m p r es s io n   p r o ce s s   is   p o s t - p r o ce s s in g ,   th i s   p r o ce s s   i s   u s ed   to   d ec r ea s th q u a n tiza t io n   o f   n o is o u tco m e s   t h at  h ap p en s   w h e n   lo en er g etic  s e g m e n ts   o f   th a u d io   s ig n al  an d   ca n   i m p r o v it.  T h ac h iev ed   o u tco m e s   s h o w ed   th at  t h e   co m p r es s io n   p er f o r m a n ce   o f   t h s y s te m   is   p r o m i s i n g .   T h i n cr ea s o f   s e v er al  p ass e s   o f   w a v elet s   m ad th e   C R   is   in cr ea s ed .   T h q u a lit y   a n d   th e   f id elit y   o f   th e   r eb u ild   a u d io   d ata  co n s id er ed   i m p r o v e d   if   P SN R   i s   lo w er   th an   3 8   Db   w h e n   u s i n g   t h p o s t - p r o ce s s i n g   s tep .   I n   [ 1 4 ]   Kau r   an d   Me h r p er f o r m ed   co m p r ess io n   o f   t h a u d io   s ig n al  b y   tr an s f o r m   tech n o lo g y .   Var io u s   tr an s f o r m s   s u c h   as  DW T   an d   DC T   ar u s ed .   T h test   r es u lts   s h o w ed   th at  DC T   is   b etter   i n   C R   an d   SN R   a n d   P SNR   is   m o r th a n   DW T ,   w h ile   DW T   is   m o r e   in   MSE .   Fo r   au d io   co m p r es s io n ,   t h DW T   is   b et ter   th an   D C T .   Vig an d   C h a u h a n   [ 1 5 ]   p r o p o s ed   a   h y b r id   w a v elet  f o r   s p ee ch   co m p r es s io n .   T h p er ce n tag o f   en er g y   to   b k ep ar ch an g in g   to   i m p le m e n d if f er en lev els  o f   co m p r es s io n ,   th is   is   u s ed   as  t h r es h o ld .   T h P SNR   a n d   MSE   h a v b ee n   n o ticed   t h eir   v al u es  b y   ch a n g i n g   t h is   t h r es h o ld   v alu e   f r o m   9 9 to   9 9 . 9 %.  T h r esu lt s   il lu s tr ated   t h e   h y b r id   w a v elet   p er f o r m ed   b etter   an d   n o tab le  d ev elo p m en t i n   P SNR   f o r   s i m ilar   b it r ates .     T h m ain   p r o b lem   is   t h n e ed   f o r   tr an s f er r in g   i n f o r m ati o n   o v er   t h in ter n et  w h ic h   r eq u ir ed   an   ad d itio n al  s to r ag d ev ice  to   h an d le  g r o w th   i n   i n f o r m ati o n   an d   th is   w i ll  lead   to   an   ad d itio n al  co s f o r   eq u ip m e n t.  T h er ef o r e,   t h p r o j ec tar g et  is   to   i m p r o v t h au d io   co m p r es s io n   s y s te m   b ased   o n   tr a n s f o r m   co d in g   a n d   L Z W .   A   co m b i n ed   tr an s f o r m   co d in g   s c h e m w a s   s u g g e s ted ,   th ad o p ted   s y s te m   u tili ze   b o th   DW T   an d   DC T   to   d ec o m p o s e   au d io   s i g n al.   T h o u tp u o f   t h co m b i n ed   tr an s f o r m   i s   m o v to   p r o g r ess i v e   h ier ar ch ical  q u a n t izat io n   f o llo w ed   b y   R L E   to   d ec r ea s th lo n g   r u n s   f o r   ze r o   v alu es,  an d   f in all y ,   th L Z W   co d in g   al g o r ith m   is   p er f o r m ed .   L Z W   is   u s ed   b ec au s it,  i)   r ed u c e   th s ize  o f   f iles   h av in g   m o r r ep etitiv d ata;  ii)  f a s a n d   ea s y   e n tr o p y   en co d er   to   i m p le m e n t   an d   ii i)   lo s s les s   co m p r es s io n ,   all  t h co n ten ts   o f   t h f ile  ar e   r e m ain ed   d u r i n g   o r   af ter   co m p r e s s io n .   So   th at  t h m a i n   co n tr ib u t io n   o f   t h is   w o r k   h as  i m p r o v ed   th co m p r es s io n   f o r   t h a u d io   s i g n al   b y   u s in g   t h co m b in ed   t r an s f o r m s p r o g r es s i v h ier ar ch ical  q u an t izat io n an d   r u n - le n g th   w i th   L Z W   co d in g .           2.   T H E   P RO P O SE M E T H O D   Sin ce   th e   u s o f   p r o p er   h i g h   en tr o p y   e n co d in g   i s   v ita s t ep   w i th   an y   lo s s y   co m p r ess io n   s ch e m e   ( i.e . as  s h o w n   in   p r e v io u s   lit er atu r e) ,   s o   th i s   w o r k   is   d ed ic ated   to   h i g h   e n tr o p y   e n co d in g   co m b in e d   w i th   th e   co m b i n ed   tr a n s f o r m   co d i n g   s c h e m e   to   co m p r es s   t h a u d io   s i g n al.   T h au d io   co m p r es s io n   s ch e m e s   h a v b ee n   ap p lied   w ith   f o u r   co n n ec ted   s tag es;  th e s s ta g es  ar e;   i )   P r ep r o ce s s in g ,   i i)   T r an s f o r m   co d in g ,   i ii)  Qu a n tizer ,   an d   iv )   E n tr o p y   en co d er .   Firstl y ,   p r ep r o ce s s in g   i s   ap p lied   t o   p r ea m b le  th au d io   d ata.   Seco n d l y ,   s u itab l e   tr an s f o r m   ( DW T   an d   DC T )   is   i m p le m e n ted .   T h ir d ly ,   t h o u tco m es  ar p ass ed   th r o u g h   p r o g r es s i v e   h ier ar ch ical  q u an t izatio n   o p er atio n   to   r e m o v t h ex i s t in g   p s y c h o - v i s u al  r ed u n d an c y ,   n o ti n g   th at  t h e   q u an tizat io n   i s   o n ti m a f te r   ap p ly i n g   b o th   tr an s f o r m s .   Fin all y ,   q u a n tiza tio n   v al u es  ar co d ed   u s in g   th e   L Z W   co d in g   m et h o d T h s tr u ctu r o f   t h s y s te m   m o d el  is   i n   Fi g u r 1 ,   th s ta g es  o f   th s y s te m   ar ex p lai n ed   w it h   d etail s   in   t h n e x t sec tio n s .     2 . 1 .     P re pro ce s s ing   s t a g e   T h is   p r ep r o ce s s in g   s ta g i s   n e ce s s ar y   f o r   t h o r g a n izatio n   o f   th a u d io   d ata  an d   m a k es  late r   s tag e s   o f   th s y s te m   r u n   e f f ec tiv e l y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u d io   co m p r ess io n   u s in g   tr a n s fo r ms a n d   h ig h   o r d er e n tr o p y   en co d in g   ( Za in a b   J.   A h med )   3461   2 . 1 . 1 .   L o a d a ud io   da t a   T h h ea d er   d ata  is   r ea d   to   g et  th b asic  f i le  an d   s ig n al  s p ec if icatio n   in f o r m at io n   ( i.e . ,   n u m b er   o f   s a m p les,  n u m b er   o f   c h an n el s ,   s a m p li n g   r ate,   an d   s a m p l in g   r eso lu tio n ) .   A l s o ,   th au d io   f ile  ( w it h   W A VE )   f o r m at  is   lo ad ed   as  an   ar r ay   o f   u n s i g n ed   b y te s   w h e n   th s a m p le  r eso lu tio n   i s   ( 8   b it/s a m p le) ,   an d   as   a n   ar r a y   o f   s i g n ed   i n teg er s   i f   t h s a m p l r eso lu tio n   i s   ( 1 6   b it/s a m p le) .       2 . 1 . 2 .   No r m a liza t io n   No r m a lizatio n   i s   p r o ce s s   to   u n i f o r m   au d io   d ata  r an g e   w h eth er   t h e y   ar 8   o r   1 6 - b it  s a m p le   r eso lu tio n ,   f o r   [ - 1 ,   1 ] .   T h n o r m aliza tio n   o p er atio n   p er f o r m e d   b y   o n o f   t h [ 1 3 ] :     = { ( ) 127 . 5 127 . 5                       = 8       ( ) 32768                                              = 16     ( 1 )     w h er W   ( i)   is   th i th   lo ad ed   au d io   d ata  v alu e.           Fig u r 1 .   T h s tr u ctu r o f   t h d ev elo p ed   s y s te m   m o d el  ( en c o d in g   u n it a n d   d ec o d in g   u n it)        2 . 2 .     T ra ns f o r m a t io n c o din g   s t a g e   T h tr an s f o r m atio n   co d i n g   is   th tr an s f o r m atio n   o f   d ata  to   m o r ex p r ess iv s h ap f o r   au d io   d ata.   T h au d io   s i g n a i s   tr a n s f o r m ed   i n   t h i s   s tag e   f r o m   t h ti m e   d o m ai n   to   t h f r eq u e n c y   d o m ai n ;   th e   b i - o r th o g o n al  ( tap   9 /7 )   w av ele t tr an s f o r m   a n d   d is cr ete  co s in tr an s f o r m   ( DC T )   is   u s ed   to   ac h i ev th i s   p r o ce s s .     2 . 2 . 1 .   Bi - o rt ho g o na ( t a p 9 / 7 )   w a v elet   t r a ns f o r m   I is   p o r tio n   o f   t h g r o u p   o f   s y m m etr ic  b i - o r th o g o n al  w a v elet  co h e n _ d au b ec h ies_ f ea u v e au   ( C D F).   I h o ld s   m o r co m p le x it y   t h a n   t h o t h er   m eth o d s   a n d   m o r ac cu r ate  w av e let  m et h o d .   I in c lu d es   f o r   lo p ass   f il ter   n i n co ef f icien ts   wh ile  f o r   h i g h   p ass   f ilter   s e v en   co ef f icie n t s   [ 1 6 ] .   T h is   tr an s f o r m   is   d eter m i n ed   b y   p er f o r m in g   l if tin g   s tep s   th e n   th s ca li n g   s tep s ,   th e   li f ti n g   s ch e m e   is   ac co m p li s h ed   b y   u s in g   s eq u e n ce   o f   p h ases ,   it  ca n   b d ec lar ed   in   th r ee   p h a s es:  Sp lit  p h ase,   p r ed ict  p h ase,   an d   u p d ate  p h ase  [ 1 7 ] .   T h b i - o r th o g o n al  tr a n s f o r m   is   s u cc e s s i v el y   d ec o m p o s ed   th o r i g i n al  s i g n al   in to   lo w   ( ap p r o x i m at io n )   f r eq u e n c y   an d   h ig h - f r eq u en c y   co m p o n en ts .   Fo r   h i g h - f r eq u en c y   co e f f icie n ts ,   n o   a n al y s is   is   p er f o r m e d   an y   f u r t h er .   T h ap p r o x im a tio n   s ig n al  i s   th e n   class i f ied   in to   n e w   ap p r o x i m a tio n   an d   d etailed   s i g n a ls   [ 1 8 ] .   T h b i - o r th o g o n al   ( 9 /7 )   w a v elet  d ec o m p o s iti o n   i s   p er f o r m ed   u s i n g   [ 1 9 ,   2 0 ] :   E q u atio n s   ( 2 ) - ( 5 )   f o r   " lif tin g "   p h ase:     2 + 1 = 2 + 1 + ( 2 + 2 + 2 )     ( 2 )     2 = 2 + ( 2 1 + 2 + 1 )   ( 3 )     2 + 1 = 2 + 1 + ( 2 + 2 + 2 )   ( 4 )     2 = 2 + 1 + ( 2 1 + 2 + 1 )   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 4 5 9   -   3469   3462   E q u atio n s   ( 6 ) ( 7 )   f o r   " s ca lin g "   p h ase:     2 = ( 1 ) 2   ( 6 )     2 + 1 = 2 + 1       ( 7 )     T h co ef f icie n t { a,   b ,   c,   d ,   an d   k v al u es a r s h o w ed   in   T ab l 1 :       T ab le  1 .   T a p   9 /7   c o ef f icie n ts   C o e f f i c i e n t     V a l u e   A   -   1 . 5 8 6 1 3 4 3 4 2   b   -   0 . 0 5 2 9 8 0 1 1 8 5 4   c   0 . 8 8 2 9 1 1 0 7 6 2   d   0 . 4 4 3 5 0 6 8 5 2 2   k   1 . 2 3 0 1 7 4 1 0 5       2. 2 . 2 .   Dis cr et co s ine t ra ns f o r m   ( DC T )   Dis cr ete  co s in tr an s f o r m ,   f ir s s u b m itted   b y   [ 1 8 ]   in   1 9 7 4 ,   h as  b ec o m v er y   s i g n i f ica n t   in   r ec en t   y ea r s .   DC T   h as  m a n y   p er f o r m ed   b ec au s o f   its   o p ti m al  ac co m p li s h m e n t,  it  ap p lied   i n   th s i g n a l,  i m a g e   an al y s is ,   an d   ap p lie d   esp ec ial l y   i n   s p ee ch   co m p r e s s io n   b ec au s o f   i ts   o p ti m al  ac h ie v e m en t.  DC T   tr an s f o r m s   an   in p u s i g n a f r o m   t h ti m d o m ai n   to   th f r eq u en c y   d o m ain   an d   its   o n e - d i m e n s io n a f o r m   i s   g o o d   f o r   th e   ex a m in at io n   o f   o n e - d i m en s io n al  s ig n al s   li k s p ee ch   s ig n al s   [ 2 1 ,   2 2 ] .   DC T   is   co m p o s ed   o f   ( DC )   an d   ( AC )   co ef f icie n t s ,   w h er t h f ir s c o ef f icie n t   C   ( 0 )   is   n a m ed   t h e   DC   co ef f icie n a n d   ca r r ies   a v er ag e   s i g n a v al u an d   th r est co ef f icie n t s   ar in d icate d   as th A C   co ef f icie n t s   [ 2 3 ] .     ( ) = ( ) ( ) c os   (  ( 2 + 1 ) 2 = 0 )   ( 8 )     ( ) = { 1 /         if   u = 0           2 /       if   u 0         ( 9 )     w h e r u =0 . . ,   N - 1   a n d   C   ( u )   i s   th e   u th   co ef f icie n o f   t h D C T ,   an d   s   ( )   r ep r esen ts   s e o f   a u d io   in p u d ata   v alu e s .       2 . 3 .     Q ua ntiz a t io n   Qu a n tizatio n   i s   th o p er atio n   o f   r ep r e s en tin g   b ig   s et  o f   v alu es  w it h   m u ch   s m aller   s et .   A n   ea s y   q u an tizat io n   s c h e m w o u ld   b to   r ep r esen all  p r o d u cts  o f   th s o u r ce   w it h   t h i n teg er   v al u n ea r est  to   it  [ 2 4 ] .   Qu a n tizatio n   m ap s   g r o u p   o f   co n tin u o u s - v al u ed   d ata  to   g r o u p   o f   d is cr ete - v alu ed   d ata.   T h m a in   g o al  o f   th is   p r o ce s s   i s   to   d ec r ea s th e   d ata  lo ca ted   in   th r es h o ld   co ef f icie n ts .   T h r esu lt  o f   t h i s   p r o ce s s   p r o d u ce s   s u r th at  it  m ak e s   t h s m allest a m o u n t o f   er r o r s   [ 2 5 ] .     2 . 4 .     E ntr o py   enc o der   I is   s h ap o f   th lo s s le s s   c o m p r es s io n   a n d   it   is   r el y in g   o n   th in f o r m at io n - th eo r etic  m ec h a n i s m .   So m en tr o p y   en co d i n g   tec h n iq u e s   ar Hu f f m an   co d in g ,   A r it h m e tic  co d in g ,   L Z W ,   a n d   R L E   [ 2 6 ] .   T h e   E n tr o p y   e n co d er   tech n iq u es  u s ed   in   th is   ar ticle  ar r u n - le n g t h   en co d in g   an d   L Z W .     2 . 4 . 1 .   Run - leng t h   R u n - len g t h   e n co d in g   is   t h e   ea s y   f o r m at  o f   r ed u n d an c y   eli m i n atio n .   I eli m in a tes  r ed u n d an c y   ac co r d in g   to   th r ea lit y   th a s tr in g   h a s   r ep ea ted   s eq u en ce s   o r   " r u n s "   o f   s im i lar   s y m b o l.  T w o   s tr u c tu r es  ar e   u s ed   to   en co d t h r u n s   o f   t h s a m e   s y m b o l:   co u n i n d icatin g   t h e   n u m b er   o f   iter ate d   s y m b o ls   an d   t h e   s y m b o l its el f   [ 2 7 ] .     2 . 4 . 2 .   L Z W   L Z W   co m p r ess io n   tec h n iq u e s   is   tab le  ( i.e . ,   d ictio n ar y )   co d in g   o f   s tr in g s   o f   ch ar ac ter s   u s in g   s i n g le   co d es,  it s h o w s   o u tp er f o r m a n c esp ec iall y   w h en   t h lo n g   s tr i n g s   s h o w   a   h ig h   p r o b ab ilit y   o f   o cc u r r en ce .   L Z W   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u d io   co m p r ess io n   u s in g   tr a n s fo r ms a n d   h ig h   o r d er e n tr o p y   en co d in g   ( Za in a b   J.   A h med )   3463   o n l y   in s er ts   ea ch   n e w   s tr in g   t o   th d ictio n ar y   e n co d es  it  u s in g   t h in d ex ,   w it h o u t h n e ed   to   m a k co s tl y   an al y s is   f o r   i n p u t   tex t.  T h u s o f   s in g le  in d e x   is   an   o u tp u r at h er   t h an   th s tr i n g s   o f   c h ar ac ter s   t h e n   co m p r es s io n   i s   ac h iev ed   [ 2 8 ,   2 9 ] .   T h is   tech n iq u b eg in s   b y   in itial izin g   t h d ictio n ar y   to   al l th s y m b o ls   i n   th e   alp h ab et.   I n   co m m o n   8 - b it  s y m b o l s ,   th d ictio n ar y   ta k es  t h f ir s 2 5 6   en tr ies  ( e n tr ies  0   t h r o u g h   2 5 5 )   b ef o r an y   d ata  i s   i n p u t.   A l w a y s   t h e   n e x in p u c h ar a cter   w il b f o u n d   i n   t h d ict io n ar y   b ec au s t h d ictio n ar y   is   in itial ized   [ 2 3 ] .   I f   " X "   an d   "Y"   ar tw o   s tr in g s   th at   ar f o u n d   i n   th e   d ictio n ar y ,   t h s e q u en ce   o f   ch ar ac ter     " XY "   is   c h an g ed   i n to   t h i n d ex   o f   " X"   th en   b y   t h e   in d e x   o f   " Y" .   " X"   g r ee d y   s tr in g   m a tch i n g   al g o r ith m   i s   u tili ze d   f o r   s ca n n in g   t h in p u t ,   w h e n   t h f ir s ch ar ac ter   o f   " Y"   is   " z " ,   th en   " Xz "   ca n n o b co m p o n e n o f   t h d ictio n ar y .   T h m ain   f ea t u r o f   th al g o r ith m   is   d u to   t h r ea lit y   th a " X"  " z "   is   au to m a ticall y   i n s er ted   in to   th d ictio n ar y   i f   " X"   is   m atc h ed   b u " X"   " z "   is   n o m atc h ed   [ 3 0 ] .   L Z W   co m p r es s io n   i s   g o o d   m ec h an is m   f o r   d ec r ea s in g   t h s ize  o f   f iles   co n tai n in g   m o r r ep etitiv d ata.   A l w a y s   th d ec o m p r ess io n   al g o r ith m   co m e s   af ter   th co m p r ess io n   al g o r ith m .   I n   th d ec o m p r ess io n   co d e ,   it  d o esn ' r eq u ir to   co n v e y   t h s tr i n g   tab le.   Us in g   th e   in p u s tr ea m   a s   d ata,   th tab l ca n   b cr ea ted   ag ain   a s   it  w a s   d u r in g   co m p r es s io n ,   t h i s   m ak e s   L Z W   is   an   ef f icien t a lg o r it h m   [ 3 1 ] .         3.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h au d io   co m p r ess io n   s y s te m   i s   co m p o s ed   o f   t w o   u n it s T h f ir s t   o n is   n a m ed   " E n co d in g   u n it" ,   an d   th s ec o n d   is   n a m ed   " Dec o d in g   u n it" .   T h ese  t w o   u n it s   h av m a n y   s ta g es,  as  s h o w n   in   Fig u r 1 .     3 . 1 .     E nco din g   u nit   Ma n y   s tag e s   f i n d   in   th i s   u n i w h ich   i s   alto g et h er   r esp o n s ib le  f o r   r ed u cin g   t h d ata  s ize  o f   th e   r eq u ir ed   au d io   an d   p r o d u ce   co m p r es s ed   s tr ea m   o f   d ata  t h at  r ep r esen ts   t h a u d io .   T h p er f o r m ed   s ta g es  f o r   th en co d in g   u n i t a r g i v en :     T h w a v f ile   is   co n v er ted   to   an   ar r a y   o f   v a lu e s   t h at  d e m o n s tr ate   th e   au d io   s ig n al.   T h o n e - d i m en s io n a l   ar r ay   i s   u s in g   as t h d ata  s tr u c tu r e.   J u s t d ata  o f   th w a v a u d io   s a m p les ar lo ad ed .     T h lo ad ed   au d io   d ata  f ile  is   n o r m alize d   to   m a k s u r th at  th s y s te m   i s   n o ch a n g ed   w it h   t h au d io   lo u d n es s   lev el s   v ar iat io n .   T h n o r m aliza t io n   o p er atio n   is   p er f o r m ed   b y   ( 1 ) .     T h bi - o r th o g o n al  tap   9 /7   w av elet  tr an s f o r m   i s   i m p le m e n t ed   o n   n o r m alize d   d ata  u s i n g   as   (2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ,   an d   th e n   t h is   tr an s f o r m   d ec o m p o s es  d ata  i n to   t w o   s u b b an d s   ( lo w   an d   h i g h ) .   E ac h   s u b b an d   co n tain s   s p ec if ic  k i n d   o f   a u d io   in f o r m a tio n .   T h tr an s f o r m   o p er atio n   m a y   b r ep ea ted   d ep en d in g   o n   t h e   n u m b er   o f   w a v elet  tr an s f o r m   p ass es p ar a m eter   ( i.e . ; N passes ) ;   w h er its   v alu i s   p r ed ef in ed   b y   t h u s er .     E s tab lis h in g   a   s et   o f   p o in ter s   i n d icatin g   th e   s tar t   ( s t)   a n d   en d   ( ed )   o f   ea c h   s u b b an d   o f   t h w av elet   co ef f icie n t s .     C alcu lati n g   t h s ta n d ar d   d ev iatio n   ( s td )   f o r   ea ch   w av e let  co ef f icien t ( i.e . ; H 1 ,   H2 …HN pass ,   L ) .      = 1  ( )   =  =    ( 1 0 )      = 1 (  ( )  ) 2 =  =    ( 1 1 )     wh er s an d   ed   is   s tar an d   en d p o in f o r   ea ch   s u b b an d   o f   th w av e let  co ef f icie n ts .   is   th to tal   n u m b er   o f   s a m p les  f o r   ea ch   s u b b an d   o f   t h w av ele t c o ef f icie n ts .     T h w a v elet   co ef f icie n ts   o f   e ac h   s u b b an d   p ar titi o n   i n to   b l o ck s .   T h en   ea ch   b lo ck   is   o p er ated   s ep ar atel y   u n t il r ea c h in g   th e   last   b lo ck .   T h n o .   o f   b lo ck s   ( N b )   d ep en d s   o n   t h le n g th   o f   ea ch   s u b b an d   o f   t h w a v ele t   co ef f icie n t s   an d   t h s ize  o f   b lo ck s   ac co r d in g   to   ( 1 2 ) :     = l e n gth   of   e a c h   s ubb a n d   of   the   wa ve l e t   c oe ff ic ie n ts   b l oc k   s ize       ( 1 2 )       T h d ata  o f   ea ch   b lo ck   ( i.e . e ac h   s u b b an d   o f   th w a v elet  co ef f icien ts )   is   d ec o m p o s ed   s ep ar atel y   u s in g   th e   DC T   tr an s f o r m .   T h ( 8 ,   9 )   ar e   ap p ly i n g   to   g et  s et  o f   w a v el et - D C T   c o ef f icie n ts .     T h o u tco m es   o f   w av e let - DC T   co ef f icien ts   ar r ea l - v al u ed ,   an d   to   i n cr ea s t h co m p r ess i o n ,   th e y   m u s t b e   q u an tized   b ef o r co m p r ess i o n .   P r o g r ess iv h ier ar ch ica l   q u an tizatio n   is   u ti lized   to   q u an tize  th e   tr an s f o r m ed   w av ele t - DC T   co ef f icien ts   o f   ea c h   p r o d u ce d   b lo ck   b y   u s i n g   t h i s   [ 1 3 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 4 5 9   -   3469   3464   a.   Fo r   DC   co ef f icien t :     ( 0 ) =  ( ( 0 ) 0 )   ( 1 3 a)     w h er C   ( 0 )   is   th D C - co e f f ici en t,  C q ( 0 )   is   th q u a n tized   DC   co ef f icie n t,  Q0   f o r   th D C   co ef f icien t.    b.   Fo r   A C   C o ef f icie n t:     ( ) =  ( ( ) 1 ( 1 + ( 1 ) ) )   ( 1 3 b )     wh er e,   Q 1   f o r   A C   co ef f icie n t   o f   ea ch   b lo ck ,   u   ( co ef f icie n in d e x )   =1 ,   2   …N b   is   th p r o g r ess i v r ate   p ar am eter .   T h w a v elet - DC T   co ef f icie n ( H 1 )   tak es  t h i n it ial  v alu e s   o f   th q u a n tiza tio n   s tep   ( Q 0   a n d   Q 1 )   w h ic h   ar p r ed ef in ed   b y   t h u s er .   T h q u a n tizatio n   s tep   v al u es  ( Q 0   an d   Q 1 )   ar n o s tatic   an d   in cr ea s co n s is ten t l y   w it h   ea ch   s u b - b a n d   co ef f icie n t.  T h ese  v al u es  ar ca lcu lated   ac co r d in g   to   th f o llo w in g   eq u atio n   to   th o th er   w a v elet - D C T   co ef f icie n ts   ( i.e . ,   H 2 …. H Npass ,   L ) .     0 _ = 0  (    ) ×   ( 1 4 a)     1 _ = 1  (    ) ×     ( 1 4 b )     w h er e,     Q 0old   an d   Q 1old   ar th p r ev io u s   q u an t izatio n   s tep s   f o r   th p r e v io u s   w av ele t - DC T   co ef f icie n ts .   Q 1new   an d   Q 1new   ar th n e w   q u an t izatio n   s tep s   f o r   th c u r r en w a v elet - DC T   co ef f ic ien t s .   s td old   is   t h p r ev io u s   s tan d ar d   d ev iatio n   f o r   th p r ev io u s   w av elet - D C T   co ef f icie n ts .   s td new   is   t h n e w   s tan d ar d   d ev i atio n   f o r   th c u r r en w a v elet - DC T   co ef f icie n ts .   th r   is   p r ed ef in ed   t h r esh o ld   v alu e.       T h o u tco m es  o f   t h q u a n tiza tio n   m u s b r o u n d ed   to   th c lo s in te g er .   L o n g   r u n s   o f   ze r o   s y m b o l s   ar e   co d ed   to   g en er ate  s eq u e n ce s   o f   s m a ll  in teg er   n u m b er s .   T h s o lu tio n   to   t h is   p r o b le m   is   to   ap p ly   R L E   t h at   r ep lace s   th lo n g   r u n s   o f   ze r o s   s y m b o l s   w it h   r u n - le n g th   c o u n a n d   n o n - zer o   s y m b o l s ,   it  d ec r ea s es  th e   p h y s ical  s ize  o f   r ep ea ted   co n s ec u ti v v al u es  o f   q u a n tized   DC T   co ef f icien t s .   T w o   r ec o r d s   ar cr ea ted ;   th e   f ir s r ec o r d   co n tai n s   th f ir s i te m   i n   s eq u e n ce   f o llo w ed   b y   t h r u n   le n g t h   f o r   ze r o   an d   n o n - ze r o   v al u es ,   th is   ca lled   r u n s   r ec o r d .   T h s ec o n d   r ec o r d   c o n tain s   th n o n - ze r o   v a lu e s   ca lled   v al u e s   r ec o r d .   Fig u r 2   illu s tr ates t h r u n - len g t h   en co d in g .   E x a m p le  d ata:           Fig u r 2 .   E x a m p le  o f   r u n - le n g th   en co d in g         T h is   s tep   m ap s   th s eq u e n ce   e le m e n ts   i n   t h r ec o r d   o f   th v alu ( n o n - ze r o   v a lu e s )   to   b p o s itiv n u m b er s   to   m a k t h co d in g   p r o ce s s   o f   th n e x s tep   s i m p ler .   T h m ap p in g   s tep   is   to   m ak ea c h   p o s itiv v al u is   ap p ea r ed   as  an   ev en   n u m b er ,   w h ile  ea ch   n eg ati v ele m en v alu ap p ea r s   as  p o s itiv o d d   n u m b er .   T h is   co n v er s io n   ca n   b e   ap p lied   u s i n g   t h s i m p le  m ap p in g   [ 3 2 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u d io   co m p r ess io n   u s in g   tr a n s fo r ms a n d   h ig h   o r d er e n tr o p y   en co d in g   ( Za in a b   J.   A h med )   3465   m o ut ( i ) = { 2V ( i )                                                 if   V ( i ) 0 2V ( i ) + 1                           if   V ( i ) < 0     ( 1 4 b )       T h r u n   a n d   m ap p in g   v al u es  r ec o r d s   ar m er g ed   to   o n r ec o r d   to   in cr ea s t h co m p r es s i o n   r atio   b ec au s e   L Z W   g en er all y   p er f o r m s   b est  o n   f ile s   th at  h o ld   h i g h   r ed u n d an c y   o f   s y m b o ls .   Ap p ly   t h L Z W   co m p r es s io n   al g o r ith m   to   en c o d th f in a l r ec o r d .     3 . 2 .     Dec o din g   un it     I n   t h is   u n it   s i m i lar ,   b u in v er t ed   s eq u e n ce s ,   o f   p r o ce s s es,   a r b u ilt.  I t   is   ap p lied   to   th e   c o m p r es s ed   au d io   d ata  to   g e t h r ec o n s tr u cted   v er s io n   o f   th e   d ig ita a u d io   s ig n al.   T h d ec o d in g   u n it  i s   b u ilt  b y   r ev er s in g   th s tep s   m ad to   co m p r ess   au d io   d ata.   T h d ec o d in g   u n it  s tag e s   ar e:  i)   L Z W   d ec o d in g ,   ii)  m ap p i n g   to   n eg at iv e,   ii i )   in v er s r u n - len g th   e n co d in g ,   i v )   d e - q u a n tiza ti o n ,   v )   i n v er s DC T ,   v i )   in v er s b i - o r t h o g o n a l   w a v elet,   v ii )   m ap p in g   d ata  ac c o r d in g   t o   s a m p le  r eso lu tio n ,   w h er e   i n   8 - b it  m ap p in g   to   t h b y te   r an g [ 0 ,   2 5 5 ] ,   an d   in   1 6 - b it  m ap p in g   to   t h i n teg er   r an g [ - 3 2 7 6 8 ,   3 2 7 6 7 ] .         4.   RE SU L T AND  D I SCU SS I O N   T h ef f ec ti v e n ess   o f   au d io   co m p r e s s io n   w as  e v al u ated   u s in g   s i x   d if f er e n test ed   a u d io   f il es   to   ass es s   th p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   au d io   co m p r ess io n   s ch e m e.   I n   th i s   s et  o f   te s ts ,   t h m etr ics  u s ed   f o r   d eter m in i n g   t h e f f ec ti v en e s s   o f   t h co m p r es s io n   p r o ce s s   ar th co m p r ess io n   r atio   ( C R )   an d   p ea k   s ig n al   to   n o is r atio   ( P SNR ) .   Fi g u r 3   p r esen ts   t h w a v ef o r m   p atter n s   o f   th a u d io   test   s a m p le s .   T ab le  2   s h o w s   t h e   ch ar ac ter is tic s   o f   th u s ed   s i x   au d io   f ile s .   All  th e s e   s a m p les  ar w av f ile  f o r m at  ( w av )   w i th   t h m o n o   ch an n el  a n d   P C d ata  f o r m at.         ( a)       ( b )       ( c)       ( d )       ( e)       ( f )       Fig ur 3 .   T h w a v e f o r m   o f   t h e   test ed   w a v f iles ( a)   test   ( 1 )   au d io   s ig n al ,   ( b )   test   ( 2 )   au d io   ( c)   test   ( 3 )   au d io   s ig n al ,   ( d )   test   ( 4 )   au d io   s ig n al ,   a n d   ( e)   test   ( 6 )   au d io   s ig n al       T ab le  2 .   T h ch ar ac ter is tics   o f   th au d io   test   s a m p le s   A t t r i b u t e s   A u d i o   sam p l e s   T e st   ( 1 )   T e st   ( 2 )   T e st   ( 3 )   T e st   ( 4 )   T e st   ( 5 )   T e st   ( 6 )   S a mp l i n g   R a t e   ( k H z )   4 4 1 0 0   4 4 1 0 0   4 4 1 0 0   4 4 1 0 0   4 4 1 0 0   4 4 1 0 0   S a mp l e   R e so l u t i o n   ( b p s)   8   8   8   16   16   16   S i z e   ( K B )   2 1 6   Kb   2 7 0   Kb   2 8 9   Kb   1 3 0   Kb   9 4 8   Kb   2 9 9   Kb   A u d i o   T y p e   D i a l o g   ( F e mal e )   D i a l o g   ( M a l e )   L a u g h   w i t h   E c h o   P i a n o   Q u r a n   A n i mal   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 4 5 9   -   3469   3466   T h ef f ec ts   o f   co n tr o s y s te m   p ar a m e te r s   h av e   b ee n   test ed ,   th e y   ar e;   i)   t h e   n u m b er   o f   w a v ele t s   p ass es  ( N pa ss ) ,   ii)  q u an t izatio n   s tep s   Q 0   a n d   Q 1 iii)  alp h a   m u ltip lica tio n   p ar a m eter   ( ) ,   iv )   s a m p l in g   r ate,     v )   s a m p li n g   r eso lu t io n ,   an d   v i )   b lo ck   s ize  ( B S),   th v ii)  th r e s h o ld   v al u ( T h r ) .   T h r an g v alu e s   o f   t h test ed   co n tr o p ar a m e ter s   ar il lu s t r ated   in   T ab le  3 .   H ig h   co m p r e s s io n   g ain   is   th e   m a in   co n ce r n   i n   a u d io   co m p r es s io n ,   w h i le  t h m ai n   g o al  o f   t h is   w o r k   i s   attai n i n g   g o o d   co m p r ess io n   p er f o r m an ce   w it h   h i g h - f id elit y   lev el.   T ab le  4   s h o w s   th s et  o f   d ef a u lt  v al u es  f o r   c o n tr o p ar am eter s t h e y   w er ad o p ted   t o   test   th ef f ec tiv e n e s s   o f   ea c h   s y s te m   p ar a m eter .         T ab le  3 .   T h r an g v al u e s   o f   t h co n tr o l p ar a m eter s   P a r a me t e r   R a n g e   N pa s s   [ 2 , 7 ]   Q 0   [ 0 . 0 1 ,   0 . 0 5 ]   Q 1   [ 0 . 0 6 ,   0 . 1 5 ]     [ 0 . 0 1 , 0 . 0 5 ]   S a mp l i n g   R a t e   {1 1 0 2 5 ,   2 2 5 0 0 ,   4 4 1 0 0 }   S a mp l i n g   R e so l u t i o n   {8 , 1 6 }   BS   [ 2 0 ,   2 0 0 ]   T h r   [ 0 . 5 , 1 . 5 ]       T ab le  4 .   T h d ef au lt v al u es  f o r   th co n tr o l p ar am e ter s   w it h   t h b est P SNR   a n d   C R     A u d i o   S a m p l e s   P S N R   CR   N pa s s   Q 0   Q 1     BS   T h r   A u d i o   sam p l e s w i t h   sa mp l e   r e so l u t i o n =   8   b p s   a n d   sam p l e   r a t e = 4 4 1 0 0   k H z   T e st   ( 1 )   3 5 . 4 2 3   1 5 . 2 3 0   2   0 . 0 5   0 . 0 7   0 . 0 1   1 2 0   1 . 4   T e st   ( 2 )   3 6 . 0 7 0   1 5 . 3 7 0   T e st   ( 3 )   3 6 . 3 6 0   1 0 . 6 9 3   A u d i o   sam p l e s w i t h   sa mp l e   r e so l u t i o n =   1 6   b p a n d   s a m p l e   r a t e = 4 4 1 0 0   k H z   T e st   ( 4 )   3 9 . 1 4 8   1 0 . 9 0 0   2   0 . 0 5   0 . 0 7   0 . 0 2   1 2 0   1 . 4   T e st   ( 5 )   4 0 . 8 1 4   1 4 . 9 1 8   T e st   ( 6 )   3 6 . 0 2 5   9 . 9 1 9 9       T h i m p ac o f   th e   n u m b er   o f   w a v elet s   tr an s f o r m s   p a s s es   ( N pass )   o n   P SN R   an d   C R   ar p r esen ted   i n   Fig u r 4 ,   th r es u lts   s h o w   t h at   th in cr ea s o f   N Pass   ca u s e s   h ig h   c o m p r es s io n   r atio   w h ile  m ak e s   d ec r ea s in   P SNR   v al u e.   T ab le  5   s h o w s   t h ef f ec o f   ch a n g i n g   t h s a m p le  r ate  o n   C R   an d   P SNR   w it h   th s a m d ef a u lt   co n tr o p ar am e ter s al s o   Fi g u r 5   s h o w s   th e f f ec o f   ch a n g in g   th e   s a m p le  r ate  o n   r es u lt s .   T h r esu lts   s h o th a t t h s a m p le  r ate  o f   4 4 1 0 0   k Hz  g iv e s   b etter   r esu lt s   in   C R   an d   f id elit y .   T h i m p ac o f   s a m p li n g   r eso lu tio n   o n   t h p er f o r m an ce   o f   th e   co m b i n ed   tr an s f o r m - b ased   co m p r es s io n   s ch e m s h o w s   i n   Fig u r 6 .   T h r esu lts   in d icate   th at  t h s i g n if ica n t i m p ac t o f   s a m p lin g   r eso l u tio n   an d   m o r e x c elle n co m p r es s io n   r es u lts   in   th e   ca s o f   1 6 - b it  s a m p li n g   r e s o lu tio n .   I n   th is   s et  o f   te s ts ,   a   co n v er s io n   p r o ce s s   f r o m   in te g er   ( 1 6 - b its )   r ep r esen tatio n   t o   b y te  r ep r esen ta tio n   i s   ac co m p lis h ed   to   g et  a n   au d io   ( lo w - r eso l u tio n )   v er s io n .   T h is   co n v er s io n   w a s   i m p le m e n ted   u s i n g   d y n a m ic  l in k   lib r ar y   ca lled   " NA UDI O"   b elo n g   to   th C - s h ar p .   T h im p ac ts   o f   p ar a m et er s   Q 0 ,   Q 1 ,   th r esh o ld   ( th r ) ,   an d   b lo ck   s ize  ( B S)  o n   P SNR   a n d   C R   ar s h o w n   i n   Fi g u r 7   ( s ee   i n   A p p e n d ix ) ,   it  is   e v id e n t h at  t h in cr ea s e   o f   t h ese  p ar a m e ter s   lead s   to   in cr ea s t h attai n ted   co m p r es s io n   r atio   ( C R )   w h i le  d ec r ea s in g   t h f id elit y   lev el  ( u n d er   th co n d itio n   it is   p r eser v ed   to   b ab o v th ac ce p tab le  lev el) .             Fig u r 4 .   T h ef f ec t o f   t h n u m b er   o f   w av elet s   p ass e s   N pass   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u d io   co m p r ess io n   u s in g   tr a n s fo r ms a n d   h ig h   o r d er e n tr o p y   en co d in g   ( Za in a b   J.   A h med )   3467   T ab le  5 .   T h ef f ec t o f   c h an g s a m p le  r ate  o n   C R   an d   P SNR   w it h   t h s a m co n tr o l p ar a m et er s   o n   test 3   S a mp l e   R a t e   CR   P S N R   N pa s s   Q 0   Q 1     BS   T h r   1 1 0 2 5   4 . 2 2 9 8 5 1   3 3 . 6 8 3 1 1   2   0 . 0 1   0 . 0 5   0 . 0 1   1 2 0   1 . 4   2 2 0 5 0   6 . 5 9 2 9 1 6   3 5 . 5 3 6 7 5   4 4 1 0 0   9 . 0 4 1 6 1   3 8 . 0 4 2 2 4             Fig u r 5 .   T h ef f ec t o f   s a m p li n g   r ate  o n   t h r elatio n   b et w ee n   P SNR   an d   C R     Fig u r 6 .   T h ef f ec t o f   s a m p li n g   r eso l u tio n   o n   th r elatio n   b et w ee n   P SNR   a n d   C R       5.   CO NCLU SI O   I n   th i s   s t u d y ,   co m p r ess i v au d io   b ased   o n   b i - o r th o g o n al  ( tab   9 /7 ) ,   DC T   tr an s f o r m ,   an d   L Z W   co d in g   tech n iq u h ad   b ee n   p r esen ted .   T h co m p r ess i v a u d io   s y s t e m   r ed u ce d   th a u d io   f i le  s iz an d   av o id ed   th e   n ee d   f o r   m u c h   s to r ag e.   T h c o n d u cted   test   r es u lts   in d icate d   th at  th p r o p o s ed   s y s te m   i s   p r o m i s i n g   an d   ea c h   co n tr o p ar am eter   th at   h as  s i g n i f ican ef f ec ts   o n   th s y s te m   w as  an al y ze d   f r o m   Fig u r es  4 ,   5 ,   6 ,   an d   7 .   T h e   f o llo w in g   s ti m u lated   r e m ar k s   ar s u m m ar ized :   i)   T h p r o p o s ed   co m p r ess io n   s y s te m   u s i n g   th L Z W   tech n iq u s h o w   ac ce p tab le  th e   co m p r ess io n s   r atio   w h ile  p r es er v in g   t h au d io   q u al it y   as  s h o w n   i n   T ab le  4 ,   ii)  T h ch an g i n g   s a m p le  r ate s   h a v a n   e f f ec o n   C R   an d   f id elit y   a s   s h o w n   i n   T ab le  5   an d   Fi g u r e   5 t h s a m p le   r ate  4 4 1 0 0   k Hz  h as  b etter   r e s u lt s   in   b o th   co m p r es s io n   a n d   f id elit y ,   iii)  T h in cr ea s o f   q u an tizatio n   s tep s   lead s   to   an   in cr ea s in   t h atta in ed   co m p r ess io n   r atio   w h ile  d ec r ea s in g   t h f id elit y   lev e l   as  s h o w n   in   Fig u r 7   in   te s r e s u l ts ,   iv )   R L E   d ec r e ased   th e   p h y s ica s ize  o f   r ep ea ted   co n s ec u ti v v al u es ,   v )   T h s y s te m   ca n   b e   i m p r o v ed   in   th e   f u t u r u s i n g   a u d io   f r ac tal  co d in g   a s   co m p r ess io n   to o ( in s tead   o f   w a v elet   tr an s f o r m   co d i n g   an d   DC T )   in   th co m p r es s iv au d io   s ch e m e.       AP P E NDI X           ( a)     Fig u r 7 .   T h ef f ec t o f   ( Q 0 ) ,   ( Q 1 )   an d   ( ) ,   th r esh o ld   an d   b lo ck   s ize  o n   t h r elatio n   b e t w ee n   P SNR   an d   C R   ( a)   Q 0 ,   ( b )   Q 1 ,   ( c)   ( d)   t h r ,   an d   ( e)   B S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 4 5 9   -   3469   3468       ( b )         ( c)         ( d )         ( e)     Fig u r 7 .   T h ef f ec t o f   ( Q 0 ) ,   ( Q 1 )   an d   ( ) ,   th r esh o ld   an d   b lo ck   s ize  o n   t h r elatio n   b e t w ee n   P SNR   an d   C R   ( a)   Q 0 ,   ( b )   Q 1 ,   ( c)   ( d)   t h r ,   an d   ( e)   B S   ( co n tin u e)       RE F E R E NC E S   [1 ]     S a lau ,   A .   O.,   Olu w a f e m i,   I. ,   F a l e y e ,   K.  F . ,   a n d   Ja in ,   S . ,   " A u d io   Co m p re ss io n   Us in g   a   M o d if ied   Disc re te  Co sin e   T ra n s f o r m   w it h   T e m p o ra A u d it o ry   M a sk in g , "   2 0 1 9   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   S ig n a l   Pr o c e ss in g   a n d   Co mm u n ica ti o n   ( ICS C),   NO IDA ,   In d ia,   2 0 1 9 ,   p p .   1 3 5 - 1 4 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.