Trang 1 NGUYỄN HOÀNG MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- Nguyễn Hồng MinhKỸ THUẬT VIỄN THƠNGỨNG DỤNG BỘ LỌC GƯƠNG CẦU PHƯƠNG CHEBYSHEV TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI Tra
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HỒNG MINH Nguyễn Hồng Minh KỸ THUẬT VIỄN THÔNG ỨNG DỤNG BỘ LỌC GƯƠNG CẦU PHƯƠNG CHEBYSHEV TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT … 2015B Hà Nội – Năm 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205210291000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Hoàng Minh ỨNG DỤNG BỘ LỌC GƯƠNG CẦU PHƯƠNG CHEBYSHEV TRONG XỬ LÝ TIẾNG NĨI Chun ngành : Kỹ thuật viễn thơng LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT … NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Nguyễn Quốc Trung Hà Nội – Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Bản luận án hoàn thành sở kết nghiên cứu thực Trường Đại học Bách khoa Hà nội, tập thể hướng dẫn thầy PGS.TS Nguyễn Quốc Trung Trước tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn thầy hướng dẫn dành cho thời gian, quan tâm bảo suốt trình học tập, giảng dạy nghiên cứu Tơi gửi tới bố mẹ người thân lịng biết ơn sâu sắc cho nghị lực trước thách thức trình thực luận án Nhân dịp này, xin cám ơn thầy cô Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa, Viện đào tạo sau đại học tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Ban giám đốc, thầy cô Viện điện tử - viễn thông, thầy cô giáo môn Kỹ thuật thông tin, Viện điện tử - viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Tôi xin cám ơn ghi nhận góp ý, trao đổi vấn đề học thuật, đánh giá khách quan động viên khích lệ thầy cơ, nhà khoa học Trường Đại học Bách khoa suốt q trình học tập nghiên cứu tơi Cuối xin dành lời yêu thương gửi đến vợ gái yêu quý với tơi vượt qua tất khó khăn sống để tơi hồn thành luận án Một lần xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận án Nguyễn Hoàng Minh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Chương 1: CƠ BẢN VỀ BỘ LỌC SỐ VÀ BANK LỌC SỐ QMF [1] [2] 11 1.1 GIỚI THIỆU 11 1.2 THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ TỪ BỘ LỌC TƯƠNG TỰ CHEBYSHEV 11 1.2.1 Đa thức Chebyshev 12 1.2.2 Bộ lọc tương tự Chebyshev loại 14 1.2.3 Bộ lọc tương tự Chebyshev loại 21 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BỘ LỌC SỐ IIR TỪ BỘ LỌC TƯƠNG TỰ 30 1.3.1 Phương pháp bất biến xung 30 1.3.2 Phương pháp biến đổi song tuyến 32 1.3.3 Phương pháp tương đương vi phân 33 1.4 BANK LỌC SỐ QMF 33 1.4.1 Bank lọc số phân tích 33 1.4.2 Bank lọc số tổng hợp 34 1.4.3 Bank lọc hai kênh QMF 35 1.4.4 Bank lọc số nhiều nhịp M kênh 40 1.5 Kết luận chương 41 Chương TỔNG QUAN CỦA TÍN HIỆU TIẾNG NĨI [3] 42 2.1 MƠ HÌNH TẠO TIẾNG NĨI 42 2.2 BIỂU DIỄN SỐ TIẾNG NÓI 43 2.2.1 Xác định tần số lấy mẫu tín hiệu tiếng nói 45 2.2.2 Lượng tử hoá 46 2.2.3 Nén tín hiệu tiếng nói 46 2.3 MÃ HÓA TIẾNG NÓI 47 2.3.1 Giới thiệu 47 2.3.2 Các phương pháp mã hố tiếng nói 48 2.4 MÃ HÓA BĂNG CON CỦA TÍN HIỆU TIẾNG NĨI [3] [4] 52 2.4.1 Cấu trúc dạng phân giải [5] 53 2.4.2 Cấu trúc dạng đa phân giải [5] 55 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 58 Chương ỨNG DỤNG MÃ HÓA BĂNG CON TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI [3] [4] [5] [6] 59 3.1 GIỚI THIỆU 59 3.2 MÃ HÓA BĂNG CON TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI 60 3.2.1 Nguyên lý mã hóa băng 60 3.2.2 Điều kiện để tăng hệ số nén tín hiệu tiếng nói SBC 61 3.2.3 Lựa chọn tần số lấy mẫu 62 3.2.4 Số bit trung bình mẫu 63 3.3 ỨNG DỤNG MÃ HÓA BĂNG CON [88444] TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI [3] 64 3.3.1 Bank lọc SBC [88444] 64 3.3.2 Cấp phát bit 72 3.3.3 Ứng dụng bank lọc [88444] 72 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 77 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: SBC(88444): Mã hóa băng kênh dùng tổ hợp phân chia [8,8,4,4,4] ε: Tham số xác định biên độ gợn sóng dải thông : Tần số giới hạn dải chắn ∆f: Độ rộng dải tần tín hiệu (đơn vị Hz) : Số bit cấp cho dải thứ i : Số bit trung bình/mẫu mã hóa băng Số bit trung bình/mẫu cấp cho tín hiệu băng thứ i Tín hiệu miền tần số liên tục x(n): Tín hiệu miền thời gian rời rạc chuẩn hóa theo Ts X(z): Tín hiệu miền z M: Số kênh mã hóa băng N: Bậc lọc D: Hệ số phân chia phân chia Các chữ viết tắt: FDM Frenquence Division Multiplex Ghép kênh theo tần số FIR Finite impulse response Đáp ứng xung chiều dài hữu hạn IIR Infinite impulse response QMF Quadrature Mirror Filter Bộ lọc gương cầu phương SBC SubBand Coding Mã hóa băng BPF Bandpass Filter Bộ lọc thông dải LPF Lowpass Filter Bộ lọc thông thấp TDM Time Division Multiplex Ghép kênh theo thời gian PCM Pulse Code Modulation Biến điệu mã xung DPCM Differential PCM PCM vi sai Đáp ứng xung chiều dài vơ hạn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Chương 1: Hình 1.1 Đồ thị hình ellipse Hình 1.2 Đồ thị hình ellipse Hình 1.3: Hai miền ổn định mặt phẳng s mặt phẳng z phương pháp bất biến xung Hình 1.4 Đồ thị hình ellipse Hình 1.5: Bank lọc số tổng hợp Hình 1.6: Bank lọc số nhiều nhịp hai kênh QMF Hình 1.7: Đáp ứng biên độ a) trường hợp lọc lý tưởng; b), c), d) khơng lý tưởng Hình 1.8: Sơ đồ tổng qt bank lọc số M kênh Chương 2: Hình 2.1: Mơ hình tạo tiếng nói (Fant – 1960) Hình 2.2: Mơ hình tạo tiếng nói Hình 2.3: Biểu diễn tín hiệu tiếng nói Hình 2.4: Chất lượng tiếng nói so với tốc độ bit mã hố Hình 2.5: Mơ hình tạo tiếng nói sử dụng mã hóa nguồn Hình 2.6: Cấu trúc tương đương dạng đa phân giải Chương 3: Hình 3.1: Sơ đồ mã hóa băng tổng qt M kênh Hình 3.2: Một đoạn file ghi âm tiếng Hình 3.3: Các băng tương ứng với tổ hợp phân chia [88444] Hình 3.4: Sơ đồ mã hóa băng kênh Hình 3.5: Phổ tần tín hiệu vào x(n) Hình 3.3: Các băng tương ứng với tổ hợp phân chia [88444] Hình 3.6: Phổ tần tín hiệu băng đầu lọc Hình 3.7: Phổ tần năm tín hiệu băng đầu phân chia Hình 3.8: Phổ tần năm tín hiệu băng đầu nội suy Hình 3.9: Đáp ứng tần số dàn lọc QMF Hình 3.10: So sánh phổ tín hiệu đầu vào tín hiệu khơi phục Hình 3.11: So sánh tín hiệu đầu vào tín hiệu sau mã hóa băng Hình 3.12: Phổ băng miền tần số