Mã hóa bank con và ứng dụng trong xử lý tiếng nói

LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Những kết nghiên cứu, số liệu, hình vẽ, biểu bảng, kết tính tốn trình bày luận văn hồn tồn trung thực, khơng vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Ngọc Thành DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT SBC(442) Mã hóa băng kênh dùng tổ hợp phân chia [4, 4, 2] SBC(8842) Mã hóa băng kênh dùng tổ hợp phân chia [8,8,4,2] Tone Một thành phần ñơn âm ∆f Độ rộng dải tần tín hiệu (đơn vị Hz) BB Độ rộng dải thơng lọc thơng dải(đơn vị rad) Bbkn Hệ số lọc thông dải ñã nhân với kn phụ thuộc vào n Bbn Hệ số lọc thông dải phụ thuộc vào n BH Độ rộng dải thông lọc thơng cao (đơn vị rad) bi Số bit cấp cho dải thứ i 10 BL Độ rộng dải thơng lọc thơng thấp (đơn vị rad) 11 bTB Số bit trung bình/mẫu mã hóa băng 12 bTBi Số bit trung bình/mẫu cấp cho tín hiệu băng thứ i 13 Btr Độ rộng dải chuyển tiếp lọc (ñơn vị rad) 14 D Hệ số phân chia phân chia 15 F Tần số (ñơn vị Hz) 16 fmax Tấn số cực đại tín hiệu âm (đơn vị Hz) 17 fSr Tần số lấy mẫu tín hiệu ñầu 18 fSv Tần số lấy mẫu tín hiệu đầu vào 19 G Đáp ứng biên độ lọc 20 GB Đáp ứng biên ñộ lọc thơng dải 21 GBdB Đáp ứng biên độ lọc thơng dải tính dB 22 GdB Đáp ứng biên độ lọc tính theo dB 23 GH Đáp ứng biên độ lọc thơng cao 24 GHdB Đáp ứng biên độ lọc thơng cao tính dB 25 GL Đáp ứng biên độ lọc thơng thấp 26 GLdB Đáp ứng biên độ lọc thơng thấp tính dB 27 HB(ejF) Đáp ứng tần số lọc thông dải theo thang tần số F 28 Hbkn Hệ số lọc thơng cao nhân với kn phụ thuộc vào n 29 Hbn Hệ số lọc thông cao phụ thuộc vào n 30 HH(ejF) Đáp ứng tần số lọc thông cao theo thang tần số F 31 HL(ejF) Đáp ứng tần số lọc thông thấp theo thang tần số F 32 kn Hàm cửa sổ 33 L Hệ số nội suy nội suy 34 Lbkn Hệ số lọc thơng thấp nhân với kn phụ thuộc vào n 35 Lbn Hệ số lọc thông thấp phụ thuộc vào n 36 M Số kênh mã hóa băng 37 N Bậc lọc 38 ni Hệ số phân chia dải thứ i 39 p Cấp phân chia phân tích Wavelet 40 R Tốc độ bit SBC 41 Ts Chu kỳ lấy mẫu (ñơn vị giây) 42 TSr Chu kỳ lấy mẫu tín hiệu đầu 43 TSv Chu kỳ lấy mẫu tín hiệu đầu vào 44 X(ejω) Tín hiệu miền tần số liên tục 45 x(n) Tín hiệu miền thời gian rời rạc chuẩn hóa theo Ts 46 X(z) Tín hiệu miền z 47 δp Độ gợn sóng dải thơng lọc 48 δs Độ gợn sóng dải chắn lọc 49 ε Lỗi khơi phục mã hóa băng 50 ωcB1 Tần số cắt lọc thơng dải (đơn vị rad) 51 ωcB2 Tần số cắt lọc thơng dải (đơn vị rad) 52 ωcH Tần số cắt lọc thơng cao (đơn vị rad) 53 ωsB1 Tần số giới hạn lọc thông dải mức -20dB ( rad) 54 ωsB2 Tần số giới hạn lọc thông dải mức -20dB ( rad) 55 ωsH Tần số giới hạn lọc thông cao mức -20dB ( rad) 56 ωsL Tần số giới hạn lọc thông thấp mức -20dB (rad) 57 ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển ñổi tương tự sang số 58 ATRAC Adaptive Transform Mã hóa âm biến đổi Acoustic Coding thích nghi 59 BPF Bandpass Filter Bộ lọc thông dải 60 CD Compact Disc Đĩa Compact 61 DAC Digital to Analog Converter Bộ chuyển ñổi số sang tương tự 62 DF Digital Filter Bộ lọc số Bộ lọc số 63 DFT Discrete Fourier Transform Biến ñổi Fourier rời rạc 64 FFT Fast Fourier Transform Biến ñổi Fourier nhanh 65 FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn 66 HPF Highpass Filter Bộ lọc thông cao 67 IDFT Inverse Discrete Fourier Biến ñổi Fourier rời rạc Transform ngược International Ủy ban Điện quốc tế 68 IEC Electrotechnical Commission 69 IIR Infinite Impulse Response Đáp ứng xung vô hạn 70 ISO International Organization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế for Standardization 71 LPF Lowpass Filter Bộ lọc thông thấp 72 MDCT Modified Discrete Cosine Biến ñổi cosin rời rạc Transform 73 Motion Picture Experts Nhóm chun gia hình ảnh MPEG/audio Group/audio chuyển ñộng/âm 74 PASC Precision Adaptive Subband Mã hóa băng thích nghi Coding xác 75 QMF Quadrature Mirror Filter Bộ lọc gương cầu phương 76 SBC SubBand Coding Mã hóa băng DANH MỤC CÁC BẢNG trang Bảng 1.1.1 : Các phép toán xử lý tín hiệu 17 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Chương 1: Cơ lọc bank lọc số trang Hình 1.5.1: Đáp ứng biên độ lọc số thơng thấp 10 Hình 1.7.1: Bộ phân chia 12 Hình 1.7.2: Bộ phân chia 12 Hình 1.7.3: Phổ tín hiệu x(n) 13 Hình 1.7.4: Phổ tín hiệu phân chia với hệ số D = 14 Hình 1.7.5: Sơ đồ tương ñương lấy mẫu Fs = Fnsy 15 Hình 1.7.6: Ký hiệu nội suy miền n 15 Hình 1.7.7: Bộ nội suy 16 Hình 1.7.8: Phổ tín hiệu x(n) 17 Hình 1.7.9: Phổ tín hiệu đầu nội suy với L = 17 Hình 1.7.10: Bộ biến đổi nhịp với hệ số 18 D L Hình 1.7.11: Ký hiệu biến đổi nhịp hệ số Hình 1.7.12: Y↓↑2/3(ejω) Y↑↓2/3(ejω) D L 19 20 Hình 1.7.13: Sơ đồ tổng qt lọc nội suy 21 Hình 1.7.14: Y↑2H(ejω) 22 Hình 1.7.15: Bộ lọc biến đổi nhịp hệ số D/L 23 Hình 1.7.16: Sơ đồ khối lọc biến ñổi nhịp hệ số D/L 24 Hình 1.8.1: Cấu trúc bank lọc số phân tích 25 Hình 1.8.2: Cấu trúc bank lọc số tổng hợp 25 Hình 1.9.1: Bank lọc số nhiều nhịp kênh 26 Hình 1.9.2: Một vài trường hợp ñáp ứng biên ñộ 27 Hình 1.9.3: Phổ tín hiệu vào, lọc số lý tưởng 29 Hình 1.9.4: Sơ đồ tổng qt bank lọc số M kênh 30 Chương 2: Mã hóa băng Hình 2.1.1: Sơ đồ mã hố băng kênh Hình 2.1.2: Sơ đồ mã hố băng tổng qt M kênh Hình 2.1.3: Bank lọc phân tích kênh đơn phân giải 31 32 34 Hình 2.1.4: Bank lọc tổng hợp kênh ñơn phân giải 34 Hình 2.1.5: Bank lọc số kênh 35 Hình 2.1.6: Bank lọc phân tích tầng đa phân giải 36 Hình 2.1.7: Bank lọc tổng hợp tầng đa phân giải 36 Hình 2.1.8: Q trình mã hóa băng 37 Hình 2.1.9: Phân bố băng theo hệ số phân chia 39 Hình 2.1.10: Quan hệ ñầu ñầu vào phân chia 42 Hình 2.1.11: Tín hiệu vào (a) tín hiệu (b) phân chia miền thời gian rời rạc, chuẩn hố theo chu kỳ lấy mẫu Hình 2.1.12: Phổ tín hiệu vào (a) tín hiệu (b) phân chia D = Hình 2.1.13: Quan hệ ñầu ñầu vào nội suy 43 43 Hình 2.1.14: Tín hiệu vào (a) tín hiệu (b) nội suy 44 43 miền thời gian rời rạc, chuẩn hố theo chu kỳ lấy mẫu Hình 2.1.15: Phổ tín hiệu vào (a) tín hiệu (b) nội suy với L = 44 Hình 2.2.1: Minh họa lọc có dải chuyển tiếp 47 Hình 2.2.2: Đặc tuyến biên độ BPF thiết kế phương pháp trực ñáp ứng tần số với N = 20 50 Hình 2.2.3: Đặc tuyến biên ñộ BPF thiết kế phương pháp trực ñáp ứng tần số với N = 40 50 Hình 2.2.4 : Đáp ứng biên độ LPF với dải chuyển tiếp 50 Hình 2.2.5 : Đáp ứng biên ñộ BPF với dải chuyển tiếp 52 Hình 2.2.6 : Đáp ứng biên độ HPF với dải chuyển tiếp 54 Hình 2.2.7: Đặc tuyến biên ñộ BPF thiết kế phương pháp ấn ñịnh dải chuyển tiếp với N = 20, tgα=40/π 56 Hình 2.2.8: Đặc tuyến biên độ BPF thiết kế phương pháp ấn ñịnh dải chuyển tiếp với N = 40, tgα=40/π 56 Hình 2.2.9: Đặc tuyến biên ñộ BPF thiết kế phương pháp dải chuyển tiếp - cửa sổ với N = 20, tgα=40/π, cửa sổ Hamming 59 Hình 2.2.10: Đặc tuyến biên ñộ BPF thiết kế phương pháp dải chuyển tiếp - cửa sổ với N = 40, tgα=40/π, cửa sổ Hamming 60 Hình 3.2.1: Các băng đầu bank lọc phân tích nhiều nhịp đơn phân giải Chương 3: Mã hóa băng ứng dụng xử lý tiếng nói 61 Hình 3.2.2: Bank lọc phân tích nhiều nhịp đơn phân giải 62 Hình 3.2.3: Bank lọc tổng hợp nhiều nhịp ñơn phân giải 63 Hình 3.2.4:Các băng đầu bank lọc phân tích nhiều nhịp đa phân giải Hình 3.2.5: Bank lọc phân tích nhiều nhịp đa phân giải 64 64 Hình 3.2.6: Bank lọc tổng hợp nhiều nhịp ña phân giải 66 Hình 3.3.1: Phân chia băng tạo khung liệu lớp MPEG-1/audio 67 Hình 3.3.2: Bộ mã hóa MPEG-1/audio 68 Hình 3.3.3: Sơ đồ khối SBC(442) 72 Hình 3.3.4: Sơ đồ khối mã hóa âm theo thuật tốn ATRAC1 72 Hình 3.3.5: Phổ tần tín hiệu vào x(n) 72 Hình 3.3.6: Phổ tần ba tín hiệu băng đầu lọc 73 Hình 3.3.7: Phổ tần ba tín hiệu băng ñầu phân chia 74 Hình 3.3.8: Phổ tần ba tín hiệu băng đầu nội suy 75 Hình 3.3.5: Sơ đồ khối SBC(8842) 76 Hình 3.4.1: Các dải ứng với tổ hợp phân chia [6,3,2] 78 Hình 3.4.2: Sơ đồ khối mã hóa băng SBC(632) 79 Hình 3.4.4: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 10, α= 750 Hình 3.4.5: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 12, α= 780 Hình 3.4.6: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 20, α= 82,50 Hình 3.4.7: Đặc tuyến biên ñộ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 35, α= 85,50 Hình 3.4.8: Đặc tuyến biên ñộ G(F), GdB(F) lọc chọn 84 N= 100, α= 88,50 Hình 3.4.4: Phổ tần tín hiệu vào x(n) fs = fNy 85 Hình 3.4.4: Phổ tần tín hiệu băng đầu bank lọc phân tích 86 Hình 3.4.6: Phổ tần tín hiệu băng đầu bank lọc tổng hợp 87 Hình 3.4.7: Phổ tần tín hiệu dải sau qua lọc nơi suy 88 Hình 3.4.8: Phổ tần tín hiệu dải sau qua lọc 89 tổng hợp Hình 3.4.9: Phổ tần tín hiệu y(n) 89 MỤC LỤC Trang Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương 1: Cơ lọc bank lọc số 1.1 Giới thiệu chung lọc số 1.2 Các loại lọc số 1.3 Bộ lọc số đa nhịp băng lọc 1.4 Tính ưu việt lọc số 1.5 Các tiêu thiết kế lọc số 1.6 Vai trị cửa sổ 11 1.7 Thay đổi nhịp lấy mẫu 1.7.1 Khái niệm phân chia nội suy 12 1.7.2 Thay ñổi nhịp lấy mẫu với hệ số D/L 18 1.7.3 Bộ lọc nội suy 21 1.7.4 Bộ lọc biến đổi nhịp lấy mẫu với hệ số D/L khơng nguyên 23 1.8 Bank lọc số 24 1.8.1 Định nghĩa bank lọc số 24 1.8.2 Định nghĩa bank lọc số phân tích 24 1.8.3 Định nghĩa bank lọc số tổng hợp 25 1.9 Bank lọc số nhiều nhịp hai kênh 26 1.9.1 Bank lọc số nhiều nhịp kênh bank lọc gương cầu phương 26 1.9.2 Bank lọc số nhiều nhịp M kênh 30 Chương 2: Mã hóa băng 2.1 Tổng quan mã hóa băng 31 2.1.1 Giới thiệu 31 2.1.2 Cấu trúc dạng bank lọc số 33 2.1.3 Nguyên lý mã hóa băng 36 2.1.4 Các thông số kỹ thuật SBC 38 2.1.5 Các điều kiện mã hóa băng 41 2.1.6 Điều kiện để tăng hệ số nén tín hiệu mã hóa băng 44 2.2 Thiết kế lọc FIR phương pháp kết hợp dải chuyển tiếp-cửa sổ 46 2.2.1 Giới thiệu 46 2.2.2 Thiết kế lọc FIR phương pháp trực tiếp 48 2.2.3 Thiết kế lọc FIR phương pháp dải chuyển tiếp 50 2.2.4 Thiết kế lọc FIR phương pháp dải chuyển tiếp-cửa sổ 56 Chương 3: Mã hóa băng ứng dụng xử lý tiếng nói 3.1 Giới thiệu 61 3.2 Bank lọc theo phân tích Wavelet 61 3.2.1 Bank lọc nhiều nhịp ñơn phân giải 61 3.2.2 Bank lọc nhiều nhịp ña phân giải 64 3.3 Mã hóa băng ứng dụng xử lý âm số 66 3.3.1 Chuẩn âm số MPEG/audio 66 3.3.2 Thuật toán PASC 70 3.3.3 Thuật toán ATRAC 71 3.4 Đề xuất phương pháp xác ñịnh tổ hợp phân chia 77 3.4.1 Phương pháp phân chia liên tiếp cộng cuối 77 3.4.2 Xác ñịnh tổ hợp phân chia tối ưu 78 3.4.3 Ứng dụng vào mã hóa băng SBC(632) 78 3.4.4 Biến ñổi hệ số so sánh kết SBC(632) với SBC(442) 85 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Phụ lục P3.4 %=CHUONG TRINH THIET KE CAC BO LOC TRONG BAND LOC SBC(632)= %=======BANG PHUONG PHAP DAI CHUYEN TIEP – CUA SO========= %***************Bac bo loc, cua so Hamming va goc anpha**************** N=20; n=1:1:N; kn=0.54-0.46*cos((pi*(N-n))/N); anpha=(11/24)*pi; %****************BANK LOC SBC(632)****************************** %***********************Thiet ke bo loc LPF************************** wcL=pi/6; BL=wcL; wsL=(wcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); Lbk0=(1+2*BL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Lb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcL)-cos(n*wsL)))/pi; Lb2=Lb1./n; Lbn=Lb2./n; Lbkn=Lbn.*kn; LPF=[Lbk0 Lbkn] %***********************Thiet ke bo loc BPF************************** wcB1=pi/6; wcB2=pi/2; BB=wcB2-wcB1; wsB1=((wcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); wsB2=((wcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); Bbk0=(1+BB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); Bb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcB2)+cos(n*wcB1)-cos(n*wsB2)-cos(n*wsB1)))/pi; Bb2=Bb1./n; Bbn=Bb2./n; Bbkn=Bbn.*kn; BPF=[Bbk0 Bbkn] %***********************Thiet ke bo loc HPF************************** wcH=pi/2; BH=pi-wcH; wsH=(wcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); Hbk0=(1+2*BH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Hb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcH)-cos(n*wsH)))/pi; Hb2=Hb1./n; Hbn=Hb2./n; Hbkn=Hbn.*kn; HPF=[Hbk0 Hbkn] %****************VE CAC DAC TUYEN BIEN DO CUA CAC BO LOC***** syms F; c=2*cos(pi*n*F); Labc=Lbkn.*c; HL=Lbk0+sum(Labc); Babc=Bbkn.*c; HB=Bbk0+sum(Babc); Habc=Hbkn.*c; HH=Hbk0+sum(Habc); F=0:0.001:0.5; GL=abs(HL); GLdB=20*log10(GL); GLdB=eval(GLdB); plot(F,GLdB) hold on GB=abs(HB); GBdB=20*log10(GB); GBdB=eval(GBdB); plot(F,GBdB) hold on GH=abs(HH); GHdB=20*log10(GH); GHdB=eval(GHdB); plot(F,GHdB) grid on Xlabel('Tan so chuan hoa F') Ylabel('Gia tri GdB') title('Dac tuyen bien GdB cua bank loc SBC(632)') figure GL=eval(GL); plot(F,GL) hold on GB=eval(GB); plot(F,GB) hold on GH=eval(GH); plot(F,GH) grid on Xlabel('Tan so chuan hoa F') Ylabel('Gia tri G') title('Dac tuyen bien G cua bank loc SBC(632)') %=======================KET THUC======================= Phụ lục P3.5 %========CHUONG TRINH CAP PHAT BIT CHO CAC KENH CON====== %================TRONG SBC(632) VA SBC(442)================= %************************Tai nap du lieu am thanh********************* for i=1:20 y=wavread([ 'D:\File nhac\' int2str(i) 'A.wav']) ; A=y(5882:6763); %***************Bac bo loc, cua so Hamming va goc anpha**************** N=100; n=1:1:N; kn=0.54-0.46*cos((pi*(N-n))/N); anpha=(59/120)*pi; %*************************BANK LOC SBC(632)********************* %**************************Thiet ke bo loc LPF*********************** wcL=pi/6; BL=wcL; wsL=(wcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); Lbk0=(1+2*BL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Lb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcL)-cos(n*wsL)))/pi; Lb2=Lb1./n; Lbn=Lb2./n; Lbkn=Lbn.*kn; LPF=[Lbk0 Lbkn] %*********************Thiet ke bo loc BPF**************************** wcB1=pi/6; wcB2=pi/2; BB=wcB2-wcB1; wsB1=((wcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); wsB2=((wcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); Bbk0=(1+BB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); Bb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcB2)+cos(n*wcB1)-cos(n*wsB2)-cos(n*wsB1)))/pi; Bb2=Bb1./n; Bbn=Bb2./n; Bbkn=Bbn.*kn; BPF=[Bbk0 Bbkn]; %********************Thiet ke bo loc HPF**************************** wcH=pi/2; BH=pi-wcH; wsH=(wcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); Hbk0=(1+2*BH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Hb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcH)-cos(n*wsH)))/pi; Hb2=Hb1./n; Hbn=Hb2./n; Hbkn=Hbn.*kn; HPF=[Hbk0 Hbkn]; %********************BANK LOC SBC(442)************************** %**********************Thiet ke bo loc MLPF************************* MwcL=pi/4; MBL=MwcL; MwsL=(MwcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); MLbk0=(1+2*MBL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MLb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcL)-cos(n*MwsL)))/pi; MLb2=MLb1./n; MLbn=MLb2./n; MLbkn=MLbn.*kn; MLPF=[MLbk0 MLbkn]; %*********************Thiet ke bo loc MBPF*************************** MwcB1=pi/4; MwcB2=pi/2; MBB=MwcB2-MwcB1; MwsB1=((MwcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); MwsB2=((MwcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); MBbk0=(1+MBB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); MBb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcB2)+cos(n*MwcB1)-cos(n*MwsB2)cos(n*MwsB1)))/pi; MBb2=MBb1./n; MBbn=MBb2./n; MBbkn=MBbn.*kn; MBPF=[MBbk0 MBbkn]; %*********************Thiet ke bo loc MHPF************************** MwcH=pi/2; MBH=pi-MwcH; MwsH=(MwcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); MHbk0=(1+2*MBH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MHb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcH)-cos(n*MwsH)))/pi; MHb2=MHb1./n; MHbn=MHb2./n; MHbkn=MHbn.*kn; MHPF=[MHbk0 MHbkn] %**************XU LY AM THANH QUA SBC(632)********************* y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=upsample(y0,6); Py1=upsample(y1,2); Py2=upsample(y2,2); varL0=var(Py0); varL1=var(Py1); varL2=var(Py2); y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=downsample(y0,6); Py1=downsample(y1,2); Py2=downsample(y2,2); varK0=var(Py0); varK1=var(Py1); varK2=var(Py2); %**************XU LY AM THANH QUA SBC(442)********************* My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=upsample(My0,4); MPy1=upsample(My1,4); MPy2=upsample(My2,2); MvarL0=var(MPy0); MvarL1=var(MPy1); MvarL2=var(MPy2); My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=downsample(My0,4); MPy1=downsample(My1,4); MPy2=downsample(My2,2); MvarK0=var(MPy0); MvarK1=var(MPy1); MvarK2=var(MPy2); %*********************CAP PHAT BIT****************************** % Loi khoi phuc bTB=8; E632=1.73*0.5*pi*(sqrt(3))*(2^(-2*bTB))*(varK0^(1/6))* (varK1^(1/2))* (varK2^(1/2)); E442=1.73*0.5*pi*(sqrt(3))*(2^(-2*bTB))*(varK0^(1/4))* (varK1^(1/4))* (varK2^(1/2)); %Cap phat bit SBC(632) SobitK0=bTB+0.5*log2(varK0/((varK0*varK1*varK2)^(1/3))); SobitK1=bTB+0.5*log2(varK1/((varK0*varK1*varK2)^(1/3))); SobitK2=bTB+0.5*log2(varK2/((varK0*varK1*varK2)^(1/3))); %Cap phat bit SBC(442) SobitMK0=bTB+0.5*log2(MvarK0/((MvarK0*MvarK1*MvarK2)^(1/3))); SobitMK1=bTB+0.5*log2(MvarK1/((MvarK0*MvarK1*MvarK2)^(1/3))); SobitMK2=bTB+0.5*log2(MvarK2/((MvarK0*MvarK1*MvarK2)^(1/3))); end; Phụ lục 3.6: Bảng cấp phát bít cho kênh SBC(632) với bTB= bít/mẫu (trung bình 20 file âm khác nhau) TT bTB0 bTB1 bTB2 TT bTB0 bTB1 bTB2 8.6946 7.7513 7.5541 11 8.8894 7.4451 7.6656 8.7522 7.6926 7.5552 12 8.9500 7.3249 7.7251 8.8502 7.5163 7.6335 13 8.9815 7.2575 7.7609 8.7820 7.6586 7.5594 14 8.8806 7.4823 7.6371 8.8996 7.4145 7.6859 15 8.8366 7.5598 7.6036 8.8736 7.4526 7.6738 16 8.6387 7.9107 7.4506 8.6902 7.7525 7.5574 17 8.6768 7.8687 7.4545 8.7821 7.6146 7.6033 18 8.7931 7.6422 7.5647 8.6161 7.3156 7.6888 19 8.7749 7.6701 7.5550 10 8.5970 8.0491 7.3539 20 8.7377 7.7620 7.5003 TB 8.78484 7.60705 7.589135 Phụ lục P3.7 %==CHUONG TRINH TINH LOI KHOI PHUC CUA SBC(632) VA SBC(442)== %====================KHI CUNG SO BIT TRUNG BINH= =========== %************************Tai nap du lieu am thanh********************* for i=1:20 y=wavread([ 'D:\File nhac\' int2str(i) 'A.wav']) ; A=y(5882:6763); %***************Bac bo loc, cua so Hamming va goc anpha**************** N=100; n=1:1:N; kn=0.54-0.46*cos((pi*(N-n))/N); anpha=(59/120)*pi; %****************BANK LOC SBC(632)***************************** %***********************Thiet ke bo loc LPF************************** wcL=pi/6; BL=wcL; wsL=(wcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); Lbk0=(1+2*BL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Lb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcL)-cos(n*wsL)))/pi; Lb2=Lb1./n; Lbn=Lb2./n; Lbkn=Lbn.*kn; LPF=[Lbk0 Lbkn] %***********************Thiet ke bo loc BPF************************** wcB1=pi/6; wcB2=pi/2; BB=wcB2-wcB1; wsB1=((wcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); wsB2=((wcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); Bbk0=(1+BB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); Bb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcB2)+cos(n*wcB1)-cos(n*wsB2)-cos(n*wsB1)))/pi; Bb2=Bb1./n; Bbn=Bb2./n; Bbkn=Bbn.*kn; BPF=[Bbk0 Bbkn]; %***********************Thiet ke bo loc HPF************************** wcH=pi/2; BH=pi-wcH; wsH=(wcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); Hbk0=(1+2*BH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Hb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcH)-cos(n*wsH)))/pi; Hb2=Hb1./n; Hbn=Hb2./n; Hbkn=Hbn.*kn; HPF=[Hbk0 Hbkn]; %***********************BANK LOC SBC(442)*********************** %***********************Thiet ke bo loc MLPF************************ MwcL=pi/4; MBL=MwcL; MwsL=(MwcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); MLbk0=(1+2*MBL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MLb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcL)-cos(n*MwsL)))/pi; MLb2=MLb1./n; MLbn=MLb2./n; MLbkn=MLbn.*kn; MLPF=[MLbk0 MLbkn]; %***********************Thiet ke bo loc MBPF************************ MwcB1=pi/4; MwcB2=pi/2; MBB=MwcB2-MwcB1; MwsB1=((MwcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); MwsB2=((MwcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); MBbk0=(1+MBB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); MBb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcB2)+cos(n*MwcB1)-cos(n*MwsB2)cos(n*MwsB1)))/pi; MBb2=MBb1./n; MBbn=MBb2./n; MBbkn=MBbn.*kn; MBPF=[MBbk0 MBbkn]; %***********************Thiet ke bo loc MHPF************************ MwcH=pi/2; MBH=pi-MwcH; MwsH=(MwcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); MHbk0=(1+2*MBH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MHb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcH)-cos(n*MwsH)))/pi; MHb2=MHb1./n; MHbn=MHb2./n; MHbkn=MHbn.*kn; MHPF=[MHbk0 MHbkn] %****************XU LY AM THANH QUA SBC(632)******************* y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=downsample(y0,6); Py1=downsample(y1,2); Py2=downsample(y2,2); varK0=var(Py0); varK1=var(Py1); varK2=var(Py2); %****************XU LY AM THANH QUA SBC(442)******************* My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=downsample(My0,4); MPy1=downsample(My1,4); MPy2=downsample(My2,2); MvarK0=var(MPy0); MvarK1=var(MPy1); MvarK2=var(MPy2); % =========Loi khoi phuc cua SBC(632) va SBC(442) cung bTB===== bTB=8; E632=3*0.5*pi*(sqrt(3))*(2^(-2*bTB))*(varK0^(1/6))* (varK1^(1/2))* (varK2^(1/2)); E442=3*0.5*pi*(sqrt(3))*(2^(-2*bTB))*(MvarK0^(1/4))* (MvarK1^(1/4))* (MvarK2^(1/2)); end; Phụ lục 3.8 %=======CHUONG TRINH SO SANH SO BIT TRUNG BINH========== %======KHI CUNG LOI KHOI PHUC CUA SBC(632) VA SBC(442)======= %************************Tai nap du lieu am thanh********************* for i=1 y=wavread([ 'D:\File nhac\' int2str(i) 'A.wav']) ; A=y(1:100000); %***************Bac bo loc, cua so Hamming va goc anpha**************** N=100; n=1:1:N; kn=0.54-0.46*cos((pi*(N-n))/N); anpha=(59/120)*pi; %****************BANK LOC SBC(632)***************************** %***********************Thiet ke bo loc LPF************************** wcL=pi/6; BL=wcL; wsL=(wcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); Lbk0=(1+2*BL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Lb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcL)-cos(n*wsL)))/pi; Lb2=Lb1./n; Lbn=Lb2./n; Lbkn=Lbn.*kn; LPF=[Lbk0 Lbkn] %***********************Thiet ke bo loc BPF************************** wcB1=pi/6; wcB2=pi/2; BB=wcB2-wcB1; wsB1=((wcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); wsB2=((wcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); Bbk0=(1+BB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); Bb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcB2)+cos(n*wcB1)-cos(n*wsB2)-cos(n*wsB1)))/pi; Bb2=Bb1./n; Bbn=Bb2./n; Bbkn=Bbn.*kn; BPF=[Bbk0 Bbkn]; %***********************Thiet ke bo loc HPF************************** wcH=pi/2; BH=pi-wcH; wsH=(wcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); Hbk0=(1+2*BH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Hb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcH)-cos(n*wsH)))/pi; Hb2=Hb1./n; Hbn=Hb2./n; Hbkn=Hbn.*kn; HPF=[Hbk0 Hbkn]; %***********************BANK LOC SBC(442)*********************** %***********************Thiet ke bo loc MLPF************************ MwcL=pi/4; MBL=MwcL; MwsL=(MwcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); MLbk0=(1+2*MBL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MLb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcL)-cos(n*MwsL)))/pi; MLb2=MLb1./n; MLbn=MLb2./n; MLbkn=MLbn.*kn; MLPF=[MLbk0 MLbkn]; %***********************Thiet ke bo loc MBPF************************ MwcB1=pi/4; MwcB2=pi/2; MBB=MwcB2-MwcB1; MwsB1=((MwcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); MwsB2=((MwcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); MBbk0=(1+MBB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); MBb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcB2)+cos(n*MwcB1)-cos(n*MwsB2)cos(n*MwsB1)))/pi; MBb2=MBb1./n; MBbn=MBb2./n; MBbkn=MBbn.*kn; MBPF=[MBbk0 MBbkn]; %***********************Thiet ke bo loc MHPF************************ MwcH=pi/2; MBH=pi-MwcH; MwsH=(MwcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); MHbk0=(1+2*MBH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MHb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcH)-cos(n*MwsH)))/pi; MHb2=MHb1./n; MHbn=MHb2./n; MHbkn=MHbn.*kn; MHPF=[MHbk0 MHbkn] %****************XU LY AM THANH QUA SBC(632)******************************* y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=upsample(y0,6); Py1=upsample(y1,2); Py2=upsample(y2,2); varL0=var(Py0); varL1=var(Py1); varL2=var(Py2); y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=downsample(y0,6); Py1=downsample(y1,2); Py2=downsample(y2,2); varK0=var(Py0); varK1=var(Py1); varK2=var(Py2); %****************XU LY AM THANH QUA SBC(442)******************************* My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=upsample(My0,4); MPy1=upsample(My1,4); MPy2=upsample(My2,2); MvarL0=var(MPy0); MvarL1=var(MPy1); MvarL2=var(MPy2); My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=downsample(My0,4); MPy1=downsample(My1,4); MPy2=downsample(My2,2); MvarK0=var(MPy0); MvarK1=var(MPy1); MvarK2=var(MPy2); %===========TINH bTB442 KHI bTB632 = 8bit/mau================= bTB632=8; E632=3*0.5*pi*(sqrt(3))*(2^(-2*bTB632))*(varK0^(1/6))* (varK1^(1/2))* (varK2^(1/2)); TG=E632/(3*0.5*pi*(sqrt(3))*(MvarK0^(1/4))* (MvarK1^(1/4))* (MvarK2^(1/2))); bTB442=(log2(TG))/(-2); end; Phụ lục 3.9: Bảng so sánh bTB SBC(632) với SBC(442) lỗi khôi phục ε (trung bình 20 file âm khác nhau) TT bTB(632) bTB(442) TT bTB(632) bTB(442) 8.8210 11 9.2752 9.0409 12 9.5275 9.0041 13 9.3531 9.1229 14 9.3529 9.1124 15 9.3033 9.3409 16 9.3874 9.2263 17 9.7225 8 9.2915 18 9.6490 9.2634 19 9.4914 10 9.1201 20 9.6516 TB 9.30287 Phụ lục 3.10 %=======CHUONG TRINH SO SANH TY LE NEN DU LIEU========== %======KHI CUNG LOI KHOI PHUC CUA SBC(632) VA SBC(442)======= %************************Tai nap du lieu am thanh********************* for i=1 y=wavread([ 'D:\File nhac\' int2str(i) 'A.wav']) ; A=y(1:100000); %***************Bac bo loc, cua so Hamming va goc anpha**************** N=100; n=1:1:N; kn=0.54-0.46*cos((pi*(N-n))/N); anpha=(59/120)*pi; %****************BANK LOC SBC(632)***************************** %***********************Thiet ke bo loc LPF************************** wcL=pi/6; BL=wcL; wsL=(wcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); Lbk0=(1+2*BL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Lb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcL)-cos(n*wsL)))/pi; Lb2=Lb1./n; Lbn=Lb2./n; Lbkn=Lbn.*kn; LPF=[Lbk0 Lbkn] %***********************Thiet ke bo loc BPF************************** wcB1=pi/6; wcB2=pi/2; BB=wcB2-wcB1; wsB1=((wcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); wsB2=((wcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); Bbk0=(1+BB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); Bb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcB2)+cos(n*wcB1)-cos(n*wsB2)-cos(n*wsB1)))/pi; Bb2=Bb1./n; Bbn=Bb2./n; Bbkn=Bbn.*kn; BPF=[Bbk0 Bbkn]; %***********************Thiet ke bo loc HPF************************** wcH=pi/2; BH=pi-wcH; wsH=(wcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); Hbk0=(1+2*BH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); Hb1=(tan(anpha)*(cos(n*wcH)-cos(n*wsH)))/pi; Hb2=Hb1./n; Hbn=Hb2./n; Hbkn=Hbn.*kn; HPF=[Hbk0 Hbkn]; %***********************BANK LOC SBC(442)*********************** %***********************Thiet ke bo loc MLPF************************ MwcL=pi/4; MBL=MwcL; MwsL=(MwcL*tan(anpha)+1)/tan(anpha); MLbk0=(1+2*MBL*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MLb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcL)-cos(n*MwsL)))/pi; MLb2=MLb1./n; MLbn=MLb2./n; MLbkn=MLbn.*kn; MLPF=[MLbk0 MLbkn]; %***********************Thiet ke bo loc MBPF************************ MwcB1=pi/4; MwcB2=pi/2; MBB=MwcB2-MwcB1; MwsB1=((MwcB1*tan(anpha))-1)/tan(anpha); MwsB2=((MwcB2*tan(anpha))+1)/tan(anpha); MBbk0=(1+MBB*tan(anpha))/(pi*tan(anpha)); MBb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcB2)+cos(n*MwcB1)-cos(n*MwsB2)cos(n*MwsB1)))/pi; MBb2=MBb1./n; MBbn=MBb2./n; MBbkn=MBbn.*kn; MBPF=[MBbk0 MBbkn]; %***********************Thiet ke bo loc MHPF************************ MwcH=pi/2; MBH=pi-MwcH; MwsH=(MwcH*tan(anpha)-1)/tan(anpha); MHbk0=(1+2*MBH*tan(anpha))/(2*pi*tan(anpha)); MHb1=(tan(anpha)*(cos(n*MwcH)-cos(n*MwsH)))/pi; MHb2=MHb1./n; MHbn=MHb2./n; MHbkn=MHbn.*kn; MHPF=[MHbk0 MHbkn] %****************XU LY AM THANH QUA SBC(632)******************* y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=upsample(y0,6); Py1=upsample(y1,2); Py2=upsample(y2,2); varL0=var(Py0); varL1=var(Py1); varL2=var(Py2); y0=filter(LPF,1,A); y1=filter(BPF,1,A); y2=filter(HPF,1,A); Py0=downsample(y0,6); Py1=downsample(y1,2); Py2=downsample(y2,2); varK0=var(Py0); varK1=var(Py1); varK2=var(Py2); %****************XU LY AM THANH QUA SBC(442)******************* My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=upsample(My0,4); MPy1=upsample(My1,4); MPy2=upsample(My2,2); MvarL0=var(MPy0); MvarL1=var(MPy1); MvarL2=var(MPy2); My0=filter(MLPF,1,A); My1=filter(MBPF,1,A); My2=filter(MHPF,1,A); MPy0=downsample(My0,4); MPy1=downsample(My1,4); MPy2=downsample(My2,2); MvarK0=var(MPy0); MvarK1=var(MPy1); MvarK2=var(MPy2); %========TINH TY LE NEN DU LIEU============================= RTB442=292000; bTB442=RTB442/44100; E442=3*0.5*pi*(sqrt(3))*(2^(2*bTB442))*(MvarK0^(1/4))*(MvarK1^(1/4))*(MvarK2^(1/2)); TG=E442/(3*0.5*pi*(sqrt(3))*(varK0^(1/6))*(varK1^(1/2))*(varK2^(1/2))); bTB632=(log2(TG))/(-2); RTB632=bTB632*51450; TYLENENDULIEU632=1411200/RTB632; end; Phụ lục 3.11: Bảng kết tham số SBC(632) so với SBC(442) với RTB(442) = 292kpbs (trung bình 20 file âm khác nhau) TT bTB(632) RTB(632) 5.8003 298430 4.7288 11 5.3462 275060 5.1305 5.5805 287110 4.9151 12 5.0938 262080 5.3847 5.6172 289010 4.8830 13 5.2682 271050 5.2064 5.4984 282890 4.9884 14 5.2684 271060 5.2062 5.5089 283430 4.9789 15 5.3180 273610 5.1577 5.2804 271680 5.1944 16 5.2339 269280 5.2406 5.3950 277570 5.0841 17 4.8988 252040 5.5990 5.3298 274220 5.1463 18 4.9723 255830 5.5163 5.3579 275670 5.1192 19 5.1299 263930 5.3468 10 5.5012 283040 4.9859 20 4.9697 255690 5.5192 TB 5.31844 η TT bTB(632) RTB(632) η 273634 5.166575