Đang tải... (xem toàn văn)
• Khắc phục: cộng âm thanh trước khi lấy mẫu với một tạp âm tương tự ngẫu nhiên hóa các ảnh hưởng để phân phối đều méo lượng tử thành các lỗi ngẫu nhiên chứ không tập trung nhiều [r]
(1)(2)Nội dung
• Tổng quan
• Kỹ thuật audio
(3)Tổng quan • Âm
– Dạng lan truyền sóng khơng gian
– Sóng âm đến tai người nghe, đập vào màng nhĩ, làm cho người cảm nhận rung động
– Con người có khả phân biệt với âm khác dựa vào số đặc tính tần số, nhịp điệu, mức áp lực, …
• Mục đích hệ thống audio: xử lý, tạo hiệu ứng, nén tín hiệu thu nhận từ nguồn
• Audio số: chuỗi giá trị số biểu diễn mức âm theo thời gian
3
(4)Ứng dụng • Các hệ thống thơng tin khơng dây
– Truyền hình độ phân giải cao (High-Density TV)
– Âm quảng bá số (Digital Broadcast Audio DBA)
– Vệ tinh quảng bá trực tiế (Digital Broadcast Satelite DBS)
• Các môi trường mạng
– Âm theo yêu cầu (chuyển mạch gói, Internet)
(5)Ứng dụng
• Các ứng dụng đa mơi trường
– CD-R
– Đĩa đa số (DVD)
• Cinema
– Dolby AC-3 (5 kênh, 384kbps)
– APT-x100
• Lưu trữ khối
– Minidisc
– DCC
5
(6)Audio số
• Hệ thống audio tương tự số
– Hệ thống audio tương tự gặp phải số vấn đề xử lý tín hiệu khả linh kiện (về mặt tần số), lưu trữ, phức tạp,… từ dẫn đến méo phi tuyến cao, SNR (Signal Noise Ratio) bé
(7)Audio số • Ưu điểm audio số:
– Độ méo tín hiệu nhỏ (0,01%)
– Dải động âm lớn gần mức tự nhiên (>90dB)
– Dải tần rộng (20Hz đến 20kHz)
– Đáp tuyến tần số phẳng
– Cho phép ghi âm nhiều lần mà không giảm chất lượng
– Lưu trữ, xử lý thuận tiện, dễ dàng
– Tăng dung lượng kênh truyền
– Khả xử lý hệ phi tuyến
7
(8)(9)Rời rạc hóa
• Các hệ thống liên tục có nhiều nhược điểm
như cồng kềnh, khơng hiệu chi phí cao
• Các hệ thống truyền tin rời rạc có nhiều ưu điểm hơn, khắc phục nhược
điểm hệ thống liên tục đặc biệt ngày phát triển hoàn thiện dần sức mạnh ưu điểm
• Rời rạc hoá thường bao gồm hai loại: Rời rạc hoá theo trục thời gian, gọi lấy mẫu (sampling) rời rạc hố theo biên độ, cịn gọi lượng tử hoá (quantize)
(10)Lấy mẫu lượng tử hóa
• Lấy mẫu giữ mức: q trình rời rạc hóa tín hiệu mặt thời gian giữ cho biên độ khoảng thời gian lấy mẫu không đổi
(11)Rời rạc hóa
• Lấy mẫu (Sampling)
– Lấy mẫu hàm trích từ hàm ban đầu mẫu lấy thời điểm xác định
– Vấn đề làm để thay hàm ban đầu mẫu thay tương
đương, điều giải định lý lấy mẫu tiếng Shannon
(12)Rời rạc hóa (tt)
• Định lý lấy mẫu Shannon
– Một hàm s(t) có phổ hữu hạn, khơng có thành phần tần số lớn max (= 2fmax) thay mẫu lấy thời điểm cách khoảng t /max, hay nói cách khác tần số lấy mẫu F 2fmax
s(t)
smax
Chứng minh:
t /max
t / (2fmax)
(13)Kỹ thuật truyền tín hiệu
• Tốc độ bit (Bit rate):
D = 1/Tb bit/s
trong Tb thời gian truyền bit
• Tốc độ điều chế (Modulation rate): số lượng tín hiệu truyền giây
R = 1/Ts symbol/s baud/s
trong Ts thời gian truyền tín hiệu
13
(14)Kỹ thuật truyền tín hiệu
• Định luật Shannon cho biết khả kênh truyền băng lọc thơng thấp có ảnh hưởng nhiễu trắng Gaussian:
C = B log2(1 + SNR) bit/s
trong B băng thơng (Hz), S: lượng tín hiệu – signal (W), N: lượng nhiễu
(15)Kỹ thuật truyền tín hiệu
• Cơng thức liên hệ tốc độ điều chế tốc độ bit là:
D = R x n
• Định lý Nyquist cho biết giới hạn tốc độ điều chế kênh có băng lọc thơng thấp:
R 2B
trong B băng thơng kênh
15
(16)Rời rạc hóa (tt)
• Lượng tử hoá (Quantize)
– Biên độ tín hiệu thường miền liên tục (smin, smax) Lượng tử hoá phân chia miền
này thành số mức định, chẳng hạn smin
= s0, s1, , sn = smax qui giá trị biên độ không trùng với mức mức gần với
– Việc lượng tử hoá biến đổi hàm s(t) ban đầu thành hàm s’(t) có dạng hình bậc thang Sự khác s(t) s’(t) gọi sai số
(17)Rời rạc hóa (tt)
s(t)
t smax
smin
(18)Dither
• Ngun nhân: lượng tử hóa méo tín hiệu Tín hiệu có biên độ nhỏ méo lượng tử cao
(19)Dither
• Định nghĩa: dither nhiễu cộng vào tín hiệu âm
• Mục đích: loại bỏ méo lượng tử
• Cơ sở: dither làm cho tín hiệu âm bị biến đổi mức lượng tử gần nhau, điều làm giảm độ tương quan lượng tử hóa tín hiệu, loại ảnh hưởng lỗi mã hóa biên độ tín hiệu thấp mức lượng tử
• Nhược điểm: cộng nhiễu vào tín hiệu
19
(20)