Mã hóa băng con ứng dụng trong xử lý tiếng nói

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀO VĂN ĐÃ ĐÀO VĂN ĐÃ KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG MÃ HĨA BĂNG CON ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 2011-2013 HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀO VĂN ĐÃ MÃ HÓA BĂNG CON ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ TIẾNG NÓI Chuyên ngành : Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG Hà Nội – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi 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 Đào Văn Đã 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 đơn âm ∆f Độ rộng dải tần tín hiệu (đơn vị Hz) BB Độ rộng dải thông lọc thông dải(đơn vị rad) Bbkn Hệ số lọc thông dải nhân với kn phụ thuộc vào n Bbn Hệ số lọc thông dải phụ thuộc vào n BH Độ rộng dải thông lọc thông cao (đơn vị rad) bi Số bit cấp cho dải thứ i 10 BL Độ rộng dải thông lọc thông thấp (đơn vị rad) 11 b TB Số bit trung bình/mẫu mã hóa băng 12 b TBi Số bit trung bình/mẫu cấp cho tín hiệu băng thứ i 13 Btr Độ rộng dải chuyển tiếp lọc (đơn vị rad) 14 D Hệ số phân chia phân chia 15 F Tần số (đơn vị Hz) 16 fmax Tấn số cực đại tín hiệu âm (đơn vị Hz) 17 fSr Tần số lấy mẫu tín hiệu đầu 18 fSv Tần số lấy mẫu tín hiệu đầu vào 19 G Đáp ứng biên độ lọc 20 GB Đáp ứng biên độ lọc thông 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 thông cao 24 GHdB Đáp ứng biên độ lọc thơng cao tính dB 25 GL Đáp ứng biên độ lọc thông 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 thông 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 thông thấp nhân với kn phụ thuộc vào n 35 Lb n Hệ số lọc thông thấp phụ thuộc vào n 36 M Số kênh mã hóa băng 37 N Bậc lọc 38 n i 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 (đơn 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 thông dải (đơn vị rad) 51 ωcB2 Tần số cắt lọc thông dải (đơn vị rad) 52 ωcH Tần số cắt lọc thông 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 đổi tương tự sang số 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 đổi số sang 58 ATRAC tương tự 62 DF Digital Filter Bộ lọc số Bộ lọc số 63 DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc 64 FFT Fast Fourier Transform Biến đổi 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 đổi 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 đổi cosin rời rạc Transform 73 Motion Picture Experts Nhóm chuyên gia hình ảnh MPEG/audio Group/audio chuyển động/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 tốn 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 thông 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 đương 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 quát 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 đổi 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 đáp ứng biên độ 27 Hình 1.9.3: Phổ tín hiệu vào, lọc số lý tưởng 29 Hình 1.9.4: Sơ đồ tổng quát 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 đơn 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: Quá trình mã hóa băng 37 Hình 2.1.9: Phân bố băng theo hệ số phân chia 39 Hình 2.1.10: Quan hệ đầu đầu vào phân chia 42 Hình 2.1.11: Tín hiệu vào (a) tín hiệu (b) phân chia miền thời gian rời rạc, chuẩn hoá 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 đầu đầu vào nội suy 43 Hình 2.1.14: Tín hiệu vào (a) tín hiệu (b) nội suy miền thời gian rời rạc, chuẩn hố theo chu kỳ lấy mẫu 44 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 đáp ứng tần số với N = 20 50 Hình 2.2.3: Đặc tuyến biên độ BPF thiết kế phương pháp trực đáp ứng tần số với N = 40 Hình 2.2.4 : Đáp ứng biên độ LPF với dải chuyển tiếp 50 Hình 2.2.5 : Đáp ứng biên độ 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 độ BPF thiết kế phương pháp ấn định dải chuyển tiếp với N = 20, tgα=40/π 56 43 43 50 Hình 2.2.8: Đặc tuyến biên độ BPF thiết kế phương pháp ấn định dải chuyển tiếp với N = 40, tgα=40/π 56 Hình 2.2.9: Đặc tuyến biên độ 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 độ 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 đơn 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 Hình 3.2.6: Bank lọc tổng hợp nhiều nhịp đa 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 đầu 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, = 750 64 Hình 3.4.5: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 12, = 780 Hình 3.4.6: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 20, = 82,50 Hình 3.4.7: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 83 N= 35, = 85,50 Hình 3.4.8: Đặc tuyến biên độ G(F), GdB(F) lọc chọn 84 N= 100, = 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 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 b TB= 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  (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)  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 273634 5.166575 ... ứng dụng truyền thông đa phương tiện khác Trong lịch sử phát triển, tiến quan trọng mã hóa âm việc phát minh mã hóa băng Tất mã hóa băng ứng dụng theo phân tích Wavelet có hai dạng: +Mã hóa băng. .. để em hoàn thành luận văn Lý chọn đề tài: Trong lịch sử phát triển, tiến quan trọng mã hóa âm việc phát minh mã hóa băng (Subband Coding – SBC) Ứng dụng mã hóa băng xử lý âm số theo chuẩn MPEG/audio... thuật mã hóa băng để nén liệu âm thanh, với tỷ lệ nén cao Mã hóa băng thuật tốn mã hóa nén liệu có tổn hao, ứng dụng mã hóa âm Việc nghiên cứu SBC (Subband Coding) việc nén liệu âm ứng dụng phát