LUẬN VĂN “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hệ số nén âm thanh bằng mã hóa dãi con

LUẬN VĂN “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hệ số nén âm mã hóa dải con” Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hệ số nén âm mã hóa dải con”  Họ tên học viên:  Cơ quan công tác: Trường Cao đẳng Phát thanh-TH I  Khoá:  Ngành:  Cán Lương Trung Kiên 21.1 Kỹ thuật Viễn thông hướng dẫn: TS Phạm Việt Hà Mục đích nghiên cứu đề tài  Luận văn nghiên cứu phương pháp nén âm mã hóa dải  Luận văn đề xuất phương pháp mã hóa nén âm dùng mã hóa dải kênh với tổ hợp đa phân chia [6, 6, 6, 6, 3]  So sánh với phương pháp có, ưu điểm đạt luận văn khẳng định ý nghĩa thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu kết đạt  Nghiên cứu, tổng hợp, phân tích tài liệu lý thuyết âm cảm nhận âm tai người, hệ thống xử lý tín hiệu số, mã hóa tín hiệu số, nén băng để đề xuất phương pháp nén âm dùng mã hóa dải kênh  Từ xây dựng chương trình mơ Matlab để phân tích, khảo sát từ ngơn ngữ khác để đánh giá hệ số nén âm Kết cấu luận văn  Ngoài Phần mở đầu, Kết luận kiến nghị, Tài liệu tham khảo, kết cấu luận văn trình bày chương: Chương 1: Tổng quan xử lý tín hiệu âm Chương 2: Các phương pháp mã hóa âm mã hóa dải Chương 3: Giải pháp nâng cao hệ số nén âm mã hóa dải kênh SBC(66663) Chương 1: Tổng quan xử lý tín hiệu âm  Chương luận văn trình bày vấn đề  Các khái niệm âm thanh: nguồn âm, thông số kỹ thuật âm thanh…  Cấu trúc sinh học tai người cảm nhận tai người với âm  Xử lý tín hiệu âm Âm  Tiếng nói người, tiếng kêu động vật, tiếng động vạn vật xung quanh hay nhạc giao hưởng…đều gọi chung âm Âm phát từ nguồn cụ thể, âm đơn giản âm đơn (còn gọi tone) chứa tần số, hay âm phức tạp chứa nhiều tần số Ngày nay, việc xử lý âm (ghi phát lại âm thanh, thu phát thanh, truyền âm internet…) đạt tới chất lượng cao Âm Nguồn âm Sóng âm Các thơng số âm Trường âm 0.01 0.009 0.4 0.008 0.3 0.007 Magnitude 0.2 0.1 ­0.1 0.006 0.005 0.004 0.003 ­0.2 0.002 ­0.3 ­0.4 Spectrum of signal Waveform in time domain 0.5 Magnitude     0.001 0.5 1.5 Sample 2.5 3.5 x 10 0 500 1000 1500 Frequency (Hz) Dạng sóng phổ biên độ tín hiệu âm 2000 2500 Sự cảm nhận âm tai người  Tai người thực chuyển đổi lượng sóng âm thành lượng học cuối thành xung điện đưa tới não bộ, thơng tin chứa âm nhận biết Từ cấu trúc sinh học tai người mơ cấu trúc để dễ phân tích nguyên lý cảm nhận âm tai người tượng tâm lý-thính giác tai người Cấu trúc tai người chia làm phần tai ngồi, tai tai Sự cảm nhận âm tai người  Cấu trúc sinh học tai người Xương búa Vành tai Ống tai Ống tiền đình Xương đe Dung dịch ốc tai Màng Màng tai Tai Dây thần kinh Xương bàn thính giác đạp Tai Tai Các phương pháp nén âm - Mã hóa dải  Các hệ thống nén tín hiệu âm dựa đặc tính tâm sinh lý âm giới hạn thính giác của người nhằm loại bỏ thành phần thông tin dư thừa tín hiệu audio  Các kỹ tuật mã hóa nguồn dùng để loại bỏ thành phần dư thừa tín hiệu audio kỹ thuật – che mặt lạ tâm sinh lý nghe sử dụng dùng để nhận biết loại bỏ thành phần khơng thích hợp Có kỹ thuật nén chủ yếu sử dụng: Các phương pháp nén âm - Mã hóa dải  Mã hóa dự đốn trước miền thời gian: Phương pháp sử dụng mã hóa khác thành phần khác mẫu liên tiếp mà khơi phục Việc giảm tốc độ dòng bít sử dụng để mã hóa truyền dẫn thơng tin tín hiệu audio  Mã chuyển đổi miền tần số: kỹ thuật sử dụng khối mẫu audio từ PCM để truyền từ miền thời gian sang miền tần số dải băng khác CHƯƠNG GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ NÉN ÂM THANH BẰNG MÃ HÓA DẢI CON KÊNH SBC(66663)  Qua nghiên cứu xử lý âm phương pháp mã hóa dải con, luận văn đề xuất áp dụng thuật tốn nén tính hiệu âm đa phân dải tương dải pháp nén âm mã hóa dải kênh BSC (6,6,6,6,3) Nhằm dải hài hoà tham số tỷ lệ nén liệu, chất lượng âm độ phức tạp bank lọc GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ NÉN ÂM THANH BẰNG MÃ HÓA DẢI CON KÊNH SBC(66663)  Bộ mã hóa dải SBC(66663) dựa tổ hợp phân chia (6, 6, 6, 3) Nội dung bao gồm:  Thiết kế lọc SBC(66663) phương pháp dải chuyển tiếp- cửa sổ  So sánh số bit trung bình, tốc độ bit trung bình, tỷ lệ nén liệu SBC(66663với SBC(8842) lỗi khơi phục  Ứng dụng mã hóa dải kênh SBC(66663) phát số GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ NÉN ÂM THANH BẰNG MÃ HÓA DẢI CON KÊNH SBC(66663) 2x3=6 3 2 2x3=6 2x3=6 2x3=6 3x1=3 Sơ đồ khối SBC(66663) Biên độ Dải 0 1/6 Dải Dải Dải Dải 1/3 1/2 2/3 F Sơ đồ khối SBC(66663) y0(n) LPF x(n) BPF1 y1(n) y2(n) BPF2 y3(n) BPF3 v0(n) 6 6 6 6 y4(n) HPF 3 v1(n) v2(n) v3(n) v4(n) Q, b0 Q, b1 Q, b2 Q, b3 Q, b4 v0(n) v1(n) v2(n) v3(n) v4(n) 6 6 6 6 3 p0(n) LPF p1(n) BPF1 p2(n) p3(n) p4(n) BPF2 BPF3 HPF q0(n) q1(n) q2(n) q3(n) q4(n) y(n) Sơ đồ mơ mã hóa dải kênh SBC(66663) Kết mơ  Tín hiệu đưa vào tín hiệu dạng wav thu từ đài tiếng nói Việt Nam Câu nói sau: “Đây Tiếng nói Việt Nam, phát từ Hà Nội, thủ đô nước Việt Nam Dân chủ Cộng hoà” Đây câu nói tiếng Việt Đài Tiếng nói Việt Nam ngày 7/9/1945 Kết mơ bao gồm: dạng sóng miền thời gian tín hiệu vào tín hiệu ra, dạng phổ miền tần số tín hiệu vào tín hiệu ra, tín hiệu file wav phát trực tiếp loa máy tính Dạng sóng tín hiệu vào tín hiệu mơ Phổ tín hiệu vào/ra mơ Phổ tín hiệu vào mơ Phổ tín hiệu mơ Phổ tín hiệu vào/ra mơ  Kết cho thấy, tín hiệu file wav vào có dung lượng là: 96 kb, tín hiệu file wav có dung lượng 79 kb, tương ứng với tỷ lệ nén tín hiệu 20.8 % So sánh hệ số nén âm dùng tổ hợp (6,6,6,6,3) tổ hợp (8,8,4,2) So sánh số bit trung bình lỗi khơi phục   Số bít trung bình (bTB) Thứ tiếng tính 100 file âm SBC(66663) SBC(8842) Việt Anh Đức Hàn Nhật Pháp Trung Giá trị trung bình 8 8 8 12 12 12 12 12 12 12 8.252 8.258 8.289 8.242 8.255 8.251 8.279 12.252 12.258 12.289 12.242 12.255 12.251 12.279 12 8.261 12.261 So sánh SBC(66663) SBC(8842) lỗi khôi phục Thông số so sánh Số bít trung bình SBC(66663) SBC(8842) 5,5527 5,805 244875,3 256000 5,7632 5,5125 (bít/mẫu) Tốc độ bít trung bình (bps) Tỷ lệ nén liệu ... tần số dải băng khác CHƯƠNG GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ NÉN ÂM THANH BẰNG MÃ HÓA DẢI CON KÊNH SBC(66663)  Qua nghiên cứu xử lý âm phương pháp mã hóa dải con, luận văn đề xuất áp dụng thuật tốn nén. .. chương luận văn trình bày vấn đề sau: - Các phương pháp nén âm - mã hóa dải - Tiêu chuẩn nén âm - mã hóa dải MPEG - Các định dạng âm ứng dụng thực tế - Mã hóa dải nén âm số Các phương pháp nén âm. .. hiệu âm đa phân dải tương dải pháp nén âm mã hóa dải kênh BSC (6,6,6,6,3) Nhằm dải hài hoà tham số tỷ lệ nén liệu, chất lượng âm độ phức tạp bank lọc GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ NÉN ÂM THANH BẰNG MÃ