CHUÄN NÉN ÂM THANH SỐ MPEG 1 LAYER II (MP3)

LỜI CÁM ƠN Trong trình học tập trường Đại Học Tôn Đức Thắng, em cố gắng học hỏi tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích từ chương trình đại cương đến chun ngành Đây kiến thức cần thiết tạo kỹ chuyên môn cho em bước vào đời Em chân thành cám ơn toàn thể quý thầy cô, đặc biệt thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thơng tận tình hướng dẫn giảng dạy cho em suốt thời gian qua Ngoài ra, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến thầy Hồng Thu Hà Thầy tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu tham khảo cho em trình nghiên cứu luận văn giúp đỡ em hồn thành đề tài luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời chúc sức khỏe thành đạt đến tất thầy cô bạn bè NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI MỤC LỤC MỤC LỤC 1  DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 5  DANH MỤC BẢNG BIỂU 7  DANH MỤC HÌNH VẼ 7  LỜI MỞ ĐẦU 9  CHƯƠNG 1  : GIỚI THIỆU VỀ ÂM THANH SỐ 10  1.1  Khái quát âm số 10  1.2  Giới thiệu định dạng nén âm 10  1.2.1  Phân loại theo chất lượng âm 10  1.2.2  Phân loại theo âm nhạc giọng nói 14  1.2.3  Phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế 14  1.3  Kết luận 15  CHƯƠNG 2  : CHUẨN NÉN ÂM THANH SỐ MPEG LAYER III (MP3) 16  2.1  MPEG gì? 16  2.2  Chuẩn MPEG 16  2.3  MPEG lớp III (Layer III) 16  2.4  Cấu trúc khung MP3 18  2.4.1  Cấu trúc tiêu đề 18  2.4.2  Thông tin lề (side information) 22  2.4.3  Dữ liệu (main data) 23  2.4.4  Dữ liệu phụ thuộc 24  2.4.5  ID3 25  2.5  Mã hóa giải mã MP3 26  GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 2.5.1  Mã hóa MP3 (MP3 ENCODING) 26  2.5.2  Giải mã MP3 (MP3 CODING) 32  2.6  Kết luận 39  CHƯƠNG 3  : MÃ PHÁT HIỆN LỖI VÀ SỬA SAI 40  3.1  Khái niệm mã phát sửa sai 40  3.2  Cơ chế phát sai mã hiệu 40  3.3  Khả phát sửa sai 40  3.4  Phương trình đường truyền –Vector sai – chế sửa lỗi 41  3.5  Mã khối tuyến tính 42  3.5.1  Định nghĩa 42  3.5.2  Phương pháp mã hóa 42  3.5.3  Phương pháp giải mã 48  3.6  Giới thiệu loại mã khối 51  3.6.1  Mã Hamming 51  3.6.2  Mã BCH 55  3.6.3  Mã Reed-Solomon 56  3.6.4  Ứng dụng 57  3.7  Mã tích chập 58  3.7.1  Giới thiệu 58  3.7.2  Định nghĩa 58  3.7.3  Mã hóa 59  3.7.4  Giải mã 68  3.7.5  Ứng dụng 76  3.8  Mã Turbo 76  3.8.1  Giới thiệu 77  GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 3.8.2  Cấu trúc mã hóa giải mã 80  3.8.3  Ứng dụng mã turbo 83  3.9  Kết luận 83  CHƯƠNG 4  : TỐI ƯU TRUYỀN DẪN FILE ÂM THANH SỐ THEO CHUẨN MP3 85  4.1  Mục đích 85  4.2  Các thông số đánh giá chất lượng file MP3 85  4.2.1  Bit rate 85  4.2.2  Sample Rate 85  4.2.3  CBR, ABR, VBR 86  4.2.4  Dual channel, Stereo, Joint stereo 86  4.3  Phân tích cấu trúc file MP3 87  4.3.1  Cấu trúc tiêu đề (header) 88  4.3.2  Thông tin lề (side information) 91  4.3.3  Dữ liệu (main data) 93  4.3.4  Dữ liệu phụ thuộc 94  4.3.5  ID3 94  4.4  Đánh giá ảnh hưởng lỗi bit thành phần khác đến chất lượng file mp3 trình truyền 95  4.4.1  Phương pháp tạo lỗi đánh giá chất lượng 95  4.4.2  Tạo lỗi tiêu đề 98  4.4.3  Tạo lỗi thân 108  4.5  Lựa chọn mã chống lỗi dùng bảo vệ file MP3 theo cấu trúc 109  4.6  Phương pháp bảo vệ file MP3 truyền qua kênh nhiễu 110  4.6.1  Sơ đồ khối bảo vệ file MP3 mã Reed Solomon 110  GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 4.6.2  Sơ đồ khối bảo vệ file MP3 mã tích chập (Convolution code) 111  4.6.3  Kết thực nghiệm 111  4.6.4  Nhận xét 112  4.7  Nhận xét kết luận 112  KẾT LUẬN CHUNG 113  TÀI LIỆU THAM KHẢO 116  PHỤ LỤC 116  C Huffman code table 116  Chương trình mơ MATLAB phần tiêu đề mã Reed Solomon 117  Chương trình mơ MATLAB phần thân mã Reed Solomon 118  Chương trình mơ MATLAB phần tiêu đề mã tích chập 120  GVHD: TS HỒNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MDCT Modified Discrete Cosine Transform IMDCT Inverse Modified Discrete Cosine Transform FFT Fast Fourier Transform DFT Discrete Fourier Transform CRC Cyclic Redundancy Check ADC Analog to Digital Converter CODEC CODer/DECoder CPU Central Processing Unit DCT Discrete Cosine Transform DSP Digital Signal Processor FIFO First in, first out FLOP Floating-point operation ISO International Standards Organization MFLOPS Million floating-point operations per second MPEG Moving Picture Expert Group PCM Pulse Code Modulation Output from an ADC MP3 Mpeg layer APP A Posteriori Probability ARQ Automatic Repeat Request AWGN Additive White Gaussian Noise BCH Bose Chadhmi Hocquenghem BCJR Bahl Cocke Jelinek Raviv BER Bit Error Rate GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI BSC Binary Symmetric Channel CDMA Code Division Multiple Access FEC Forward Error Control GSM Global System For Mobile Communication HCCC Hybrid Concatenated Convolution Code HRC Horontal Redundancy Checking IDS Iterative Decoding Suitability MAP Maximum A Posteriori MEM Cấp độ nhớ ML Maximum Likelihood MMC Multimedia Communition PCCC Parallel Concatenated Convolution Code RS Reed – Solomon RSC Recursive Systematie Convolution Code SCCC Serial Concatenated Convolution Code SER Symbol Error Rate SISO Soft Input - Soft Output Module SNR Signal To Noise Ratio SOVA Soft Output Viterbi Algorithm TC Turbo Code VA Viterbi Algorithm VCR Vertical Redundancy Checking GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 _ Phân loại âm theo chuẩn quốc tế Bảng 2.1 Cấu trúc bit layer Bảng 2.2 Cấu trúc số tốc độ bit Bảng 2.3 Cấu trúc bit tần số Bảng 2.4 Cấu trúc dạng kênh Bảng 2.5 Cấu trúc dạng kênh mở rộng Bảng 2.6 Cấu trúc bit tăng cường Bảng 2.7 Cấu trúc thông tin lề Bảng 2.8 Cấu trúc khung ID3 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Cấu trúc khung MP3 Hình 2.2 Cấu trúc tiêu đề Hình 2.3 Cấu trúc hệ số tỉ lệ granule kênh Hình 2.4 Sơ đồ q trình mã hóa MP3 Hình 2.5 Sơ đồ q trình giải mã MP3 Hình 2.6 Sơ đồ khối lọc đa pha tổng hợp Hình 3.1 Sơ đồ khối mã hóa khối tuyến tính có cấu trúc hệ thống Hình 3.2 Bộ giải mã tổng quát cho mã khối tuyến tính Hình 3.3 Sơ đồ tổng qt mã tích chập Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc giải mã lặp Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc mã hóa giải mã Turbo Hình 3.6 Mã RSC Hình 3.7 Sơ đồ trạng thái a sơ đồ lưới mã chập b GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI Hình 3.8 Sơ đồ giải mã lặp Hình 4.1 Cấu trúc khung file MP3 Hình 4.2 Cấu trúc tiêu đề Hình 4.3 Cấu trúc file nhạc MP3 ban đầu Hình 4.4 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit đồng Hình 4.5 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit ID Hình 4.6 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit layer Hình 4.7 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit bảo vệ Hình 4.8 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit bitrate Hình 4.9 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit tần số Hình 4.10 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit đệm Hình 4.11 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit mode Hình 4.12 Cấu trúc file nhạc MP3 với lỗi bit quyền Hình 4.13 Cấu trúc file nhạc MP3 với 100 lỗi thân GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin nay, việc truyền tải liệu nhu cầu cần thiết thiếu người Những thông tin truyền từ nơi phát đến nơi thu thường bị mát hư hao nhiều nguyên nhân Cụ thể truyền liệu âm số môi trường truyền dẫn có xâm nhập loại nhiễu lỗi Điều dẫn đến phía thu nhận file âm số chương trình đọc file âm số đọc file âm số hay chất lượng file âm bị giảm xuống đáng kể bị lỗi Các lỗi xảy thành phần cấu trúc file âm số mức độ ảnh hưởng khác Có nhiều cách để giảm bit lỗi truyền tin, cách sử dụng mã sửa lỗi chèn vào khối tin để phát lỗi bit sửa sai q trình truyền tin Nhận thấy tính thực tiễn tầm quan trọng việc truyền liệu âm số, em chọn đề tài cho là: “ Nghiên cứu truyền dẫn tối ưu âm sử dụng mã chống lỗi “ nhằm mục đích nghiên cứu vị trí ý nghĩa hệ thống thông tin liên lạc số ngày tiêu biểu việc truyền dẫn âm số MP3 Luận văn em tập trung nghiên cứu tìm cấu trúc quan trọng file âm số theo chuẩn MP3 thực nghiệm đề xuất phương pháp bảo vệ tối ưu cho file MP3 loại mã sửa lỗi để đạt chất lượng file MP3 nguyên phía thu khơng chiếm nhiều băng thơng tốc độ truyền không thay đổi nhiều Luận văn em chia thành chương: Chương I: Giới thiệu âm số Chương II: Chuẩn nén âm số Mpeg Layer III (MP3) Chương III: Mã phát lỗi sửa sai Chương IV: Tối ưu truyền dẫn file âm số theo chuẩn MP3 GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 4.4.3 Tạo lỗi thân Cấu trúc thân bao gồm bit CRC, thông tin lề, liệu liệu phụ  Ta tiến hành thực tạo lỗi cấu trúc thân MATLAB với 100 lỗi Sau ta đánh giá chương trình MPEG Audi Info: Hình 4.13 Cấu trúc file nhạc MP3 với 100 lỗi thân Nhận xét: Như ta thấy lỗi xảy thân với số lượng lớn không ảnh hưởng đến cấu trúc chung file Tuy nhiên lỗi xảy với số lượng lớn thân thay đổi nội dung liệu truyền làm sai khác âm MP3 GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 108 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 4.5 Lựa chọn mã chống lỗi dùng bảo vệ file MP3 theo cấu trúc Trong mã khối tuyến tính lựa chọn tiến hành bảo vệ file MP3 theo phương pháp mã hóa giải mã Reed-Solomon Đây phương pháp mã hóa giải mã thơng dụng mã hóa khối dùng có khả sửa lỗi cao Mã Reed-Solomon thuộc lớp mã BCH-lớp mã BCH không nhị phân Một mã Reed=Solomon thường ký hiệu RS(n,k) với symbol m bit, n tổng số symbol khối mã k số lượng thông tin hay số symbol liệu Bộ mã hóa k symbol liệu, symbol m bit thêm vào (n-k) symbol kiểm tra để tạo thành từ mã n symbol Số lượng lỗi tối đa khối mà mã RS(n,k) có thề đảm bảo sửa t=(n-k)/2 Thông thường n=2m-1 Nếu n nhỏ số mã gọi mã rút gọn Thuật tốn mã hóa Reed-Solomon file MP3 sử dụng mã ReedSolomon trường GF(256) trường mở rộng GF(2) với symbol dài byte (m=8) Ngồi chọn phương pháp mã hóa giải mã mã tích chập (convolution code) Đây phương pháp mã hóa tiên tiến thông dụng với chất lượng giải mã tốt thay đổi tốc độ mã hóa Bên cạnh dùng đồng thời hai mã Reed-Solomon nối tiếp với mã tích chập (Convolution code) để tăng cường khả sửa sai bảo vệ cho file MP3 Đây phương pháp dùng phổ biến truyền liệu thoại GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 109 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 4.6 Phương pháp bảo vệ file MP3 truyền qua kênh nhiễu 4.6.1 Sơ đồ khối bảo vệ file MP3 mã Reed Solomon File MP3 ban đầu Tách tiêu đề thân Tiêu đề Thân Tạo ma trận chuyển Tách thân làm nhiều vị tiêu đề chuỗi bit Mã hóa RS(12,4) Tạo ma trận chuyển vị chuỗi bit Mã hóa RS(12,6) Cộng lỗi Cộng lỗi Giải mã RS(12,4) Giải mã RS(12,6) Chuyển vị trở lại ma Chuyển vị trở lại ma trận tiêu đề ban đầu trận thân ban đầu GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 110 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 4.6.2 Sơ đồ khối bảo vệ file MP3 mã tích chập (Convolution code) File MP3 ban đầu Tách tiêu đề thân Tiêu đề Mã hóa tích chập Thân Mã hóa tích chập phương pháp “đục lỗ” (punctured) Cộng nhiễu Cộng nhiễu Giải mã Giải mã 4.6.3 Kết thực nghiệm 1) Khái quát cấu trúc chung file nhạc MP3 2) Viết chương trình MATLAB mơ tạo lỗi để tìm cấu trúc quan trọng file nhạc MP3 phần tiêu đề 3) Tìm hiểu loại mã sửa lỗi mã Reed Solomon mã tích chập MATLAB 4) Viết chương trình mơ MATLAB bảo vệ tối ưu cho file MP3 mã Reed Solomon mã tích chập: bảo vệ ưu tiên cho phần cấu trúc quan trọng GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 111 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI tiêu đề bảo vệ tương đối cho cấu trúc quan trọng thân (bao gồm CRC, thông tin lề, liệu liệu phụ) 5) Chương trình MATLAB sửa lỗi mã Reed Solomon tiêu đề thân file MP3 “piano.mp3” cho kết số lỗi sai khác phần tiêu đề thân ban đầu so với phần tiêu đề thân sau sửa lỗi 6) Chương trình MATLAB sửa lỗi mã tích chập tiêu đề file MP3 “piano.mp3” cho kết số lỗi sai khác phần tiêu đề ban đầu so với phần tiêu đề sau sửa lỗi 4.6.4 Nhận xét  Phương pháp mã hóa giải mã chung hai mã thực ưu tiên bảo vệ tối ưu phần liệu quan trọng có thề làm thay đổi cấu trúc khung có sai khác bit tiêu đề bảo vệ tương đối phần liệu quan trọng thân (bao gồm CRC, thông tin lề, liệu liệu phụ)  Riêng mã tích chập có sử dụng thêm phương pháp “đục lỗ” để giảm dung lượng bit truyền tăng tốc dộ truyền cho liệu phần quan trọng thân Ngoài phương pháp làm thay đổi tốc độ mã hóa : tốc độ mã hóa thấp cho phần liệu quan trọng tiêu đề vả tốc độ mã hóa vừa phải cho phần liệu quan trọng thân 4.7 Nhận xét kết luận Từ bước nghiên cứu thực nghiệm hiểu rõ cấu trúc thực tế file nhạc MP3 điển hình Từ xác định thành phần quan trọng cấu trúc file nhạc MP3 tiêu đề qua bước tạo lỗi ngôn ngữ MATLAB so sánh chương trình MPEG Audio Info Sau thực phương pháp bảo vệ tối ưu phần tiêu đề bảo vệ tương đối phần liệu thân quan trọng Mỗi phương pháp mã hóa giải mã ứng dụng phần thực nghiện có ưu nhược điểm riêng: GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 112 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI  Mã Reed Solomon mã hóa theo khối bit liệu với phương pháp mã hóa tương đối đơn giản số lỗi sửa tin truyền cịn hạn chế (t = (n-k)/2) nên ta áp dụng việc truyền file âm MP3 mơi trường nhiễu tương đối ổn định cáp thông tin…  Mã tích chập mã hóa dạng lưới phức tạp xác suất sửa lỗi bit tin truyền cao linh hoạt nên ta áp dụng việc truyền file âm MP3 môi trường chịu tác động nhiều nhiễu thông tin vô tuyến wifi, bluetooth… KẾT LUẬN CHUNG 1) Âm số kết q trình chuyển đổi âm tương tự thơng qua hai trình lấy mẫu lượng tử hóa 2) Qua q trình lấy mẫu lượng tử hóa âm tương tự bị biến đổi thành mẫu làm tròn nên gây tổn hao chất lượng tín hiệu so với âm tương tự ban đầu 3) Với phương pháp nén khơng tổn hao chất lượng âm sau khơi phục gần giống với tín hiệu gốc phương pháp nén có tổn hao gây suy giảm chất lượng tín hiệu sau khơi phục Tuy nhiên hiệu nén phương pháp nén có tổn hao đạt cao so với phương pháp nén không tổn hao tốc độ nén dung lượng sau nén 4) Âm nhạc tổng hợp nhiều loại âm khác với mức cao thấp khác giọng ca loại nhạc cụ trình nén âm dạng âm nhạc phức tạp nhiều so với nén âm dạng tiếng nói đơn 5) Cấu trúc chung file MP3 bao gồm thành phần như: tiêu đề, CRC, thơng tin lề, liệu chính, liệu phụ bit ID Trong tiêu đề với bit quy định chuẩn MP3 bit đồng bộ, bit ID, bit layer… đóng vai trị cốt lõi, có lỗi xảy bit ảnh hưởng đến chất lượng toàn khung GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 113 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 6) Mã kiểm soát lỗi bao gồm: mã hóa kiểm tra lỗi, mã hóa sửa lỗi chế truyền lại liệu (ARQ) 7) Mã hóa kiểm tra lỗi sử dụng mã CRC để xác định chuỗi bit truyền có lỗi hay khơng 8) Mã hóa sửa lỗi bao gồm: mã hóa khối (như mã Hamming, mã BCH, mã Reed Solomon), mã hóa xoắn (như mã tích chập), mã lặp (như mã Turbo), mã hóa theo tầng (như khối kết hợp RS mã xoắn) 9) Mã Reed Solomon có khả sửa lỗi dạng chùm với số lỗi hạn chế chuỗi bit tin truyền nên sử dụng nhiều mơ hình sửa lỗi theo khối cần bảo vệ tương đối đĩa CD… 10) Mã xoắn có khả sửa lỗi tốt linh hoạt nên sử dụng nhiều mơ hình có khả sửa lỗi cao mạng GSM với yêu cầu thông thoại tốt, tránh rớt gọi… 11) Mã Turbo có khả sửa lỗi cao nên sử dụng nhiều mơ hình u cầu cao khả sửa lỗi đảm bảo thông tin tốt mạng 3G CDMA 2000 12) Từ bước nghiên cứu thực nghiệm hiểu rõ cấu trúc thực tế file nhạc MP3 điển hình Từ xác định thành phần quan trọng cấu trúc file nhạc MP3 header qua bước tạo lỗi ngôn ngữ MATLAB so sánh chương trình MPEG Audio Info Sau thực phương pháp bảo vệ tối ưu phần header bảo vệ tương đối phần liệu body quan trọng 13) Mỗi phương pháp mã hóa giải mã ứng dụng phần thực nghiện có ưu nhược điểm riêng:  Mã Reed Solomon mã hóa theo khối bit liệu với phương pháp mã hóa tương đối đơn giản số lỗi sửa tin truyền hạn chế (t = (n-k)/2) nên ta áp dụng việc truyền file âm MP3 mơi trường nhiễu tương đối ổn định cáp thơng tin… GVHD: TS HỒNG THU HÀ 114 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI  Mã tích chập mã hóa dạng lưới phức tạp xác suất sửa lỗi bit tin truyền cao linh hoạt nên ta áp dụng việc truyền file âm MP3 môi trường chịu tác động nhiều nhiễu thông tin vô tuyến wifi, bluetooth… ỨNG DỤNG Trong thực tế truyền liệu MP3 mơi trường truyền dẫn có xâm nhập loại nhiễu lỗi Điều dẫn đến phía thu nhận file MP3 chương trình đọc file MP3 khơng thể đọc file MP3 hay chất lượng file nhạc MP3 bị giảm xuống đáng kể bị lỗi Các lỗi xảy thành phần cấu trúc file MP3 mức độ ảnh hưởng khác Luận văn em cấu trúc quan trọng file MP3 thực nghiệm đề xuất phương pháp bảo vệ tối ưu cho file MP3 loại mã sửa lỗi để đạt chất lượng file MP3 ngun phía thu khơng chiếm nhiều băng thông tốc độ truyền không thay đổi nhiều HƯỚNG PHÁT TRIỂN Ở em xin đề xuất số hướng nghiên cứu phát triển từ đề tài luận văn là:  Đánh giá kỹ cấu trúc phần thân: chứa thành phần quan trọng khác thực sửa lỗi tối ưu phần thân  Ứng dụng cho loại liệu khác như: chuẩn âm khác chuẩn MP3, ảnh số, Video (đều có mức độ quan trọng khác bên cấu trúc file)  Ngoài phương pháp sửa lỗi mả em đề xuất ta phát triển tìm loại mã sửa lỗi khác hiệu mã Reed Solomon kết hợp mã tích chập, mã Turbo… GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 115 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Phạm Hồng Liên, Giáo trình lý thuyết thơng tin trường đại học Tôn Đức Thắng [2] Đặng Ngọc Khoa – Trần Thanh Phương – Nhà xuất ĐHQG TPHCM, 2006, Matlab ứng dụng viễn thông [3] Rassol Raissi, 2002, The theory behind MP3 [4] Tài liệu luận văn khóa trước PHỤ LỤC C Huffman code table xy hlen hcod 00 1 01 010 02 001010 03 00010011 04 00010000 05 000001010 10 011 11 0011 12 000111 13 0001010 14 0000101 15 00000011 20 001011 21 00100 22 0001101 GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 116 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 23 00010001 24 00001000 25 000000100 30 0001100 31 0001011 32 00010010 33 000001111 34 000001011 35 000000010 40 0000111 41 0000110 42 00001001 43 000001110 44 000000011 45 10 0000000001 50 00000110 51 00000100 52 000000101 53 10 0000000011 54 10 0000000010 55 10 0000000000 Chương trình mơ MATLAB phần tiêu đề mã Reed Solomon clc clear GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 117 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI x=fopen('piano.mp3') y=fread(x); header=y(1629:1632,1); fprintf('Header cua file la: \n'); disp(header'); m=8; n=12; k=4; t=(n-k)/2; nw=1; msg=gf(header',8); code=rsenc(msg,n,k); %tao loi noise=randerr(nw,n,t); cnoisy=code+noise; [decode,nerrs,corrcode]=rsdec(cnoisy,n,k); decode nerrs corrcode dc1=double(decode.x); y(1629:1632,1)=dc1'; [number,ratio]=biterr(dc1',header) Chương trình mô MATLAB phần thân mã Reed Solomon clc GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 118 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI clear x=fopen('piano.mp3') y=fread(x); body1=y(1633:1638,1); fprintf('Body thu nhat cua file la: \n'); disp(body1'); m=8; n=12; k=6; t=(n-k)/2; nw=1; msg=gf(body1',8); code=rsenc(msg,n,k); %tao loi noise=randerr(nw,n,t); cnoisy=code+noise; [decode,nerrs,corrcode]=rsdec(cnoisy,n,k); decode nerrs corrcode dc1=double(decode.x); y(1633:1638,1)=dc1'; [number,ratio]=biterr(dc1',body1) GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 119 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI Chương trình mơ MATLAB phần tiêu đề mã tích chập clc clear x=fopen('piano.mp3') y=fread(x); header1=(y(1629,1))'; data1=(dec2bin(header1))'; data=str2num(data1); data trellis = poly2trellis(3,[6 7]); % Define trellis code = convenc(data,trellis); % Encode a string of ones code tcode = -2*code+1; % Transmit -1s and 1s tcode %Cong nhieu: ncode = awgn(tcode,8,'measured',1234); % Add noise ncode %Giai ma: tb = 3;% Traceback length for decoding decoded = vitdec(ncode,trellis,tb,'trunc','unquant'); % Decode decoded decode1=(bin2dec(num2str(decoded'))); decode1 fclose(x); GVHD: TS HOÀNG THU HÀ 120 SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  GVHD SVTH MSSV Lớp : : : : TS HOÀNG THU HÀ ĐẶNG DUY ÂN 910404D 09DD2N Đề tài: NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI Lời nhận xét giáo viên hướng dẫn: TP.HCM, ngày… tháng….năm 2009 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  GVHD SVTH MSSV Lớp : : : : TS HOÀNG THU HÀ ĐẶNG DUY ÂN 910404D 09DD2N Đề tài: NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI Lời nhận xét giáo viên phản biện: TP.HCM, ngày… tháng….năm 2009 Giáo viên phản biện ... 2.4.5  ID3 25  2.5  Mã hóa giải mã MP3 26  GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 2.5.1  Mã hóa MP3 (MP3 ENCODING)... 3.8  Mã Turbo 76  3.8.1  Giới thiệu 77  GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 3.8.2  Cấu trúc mã hóa giải mã... 110  4.6.1  Sơ đồ khối bảo vệ file MP3 mã Reed Solomon 110  GVHD: TS HOÀNG THU HÀ SVTH: ĐẶNG DUY ÂN NGHIÊN CỨU TRUYỀN DẪN TỐI ƯU ÂM THANH SỬ DỤNG MÃ CHỐNG LỖI 4.6.2  Sơ đồ khối bảo vệ file