4. Cấu trúc luận văn
2.3.4.Chuẩn nén CS-ACELP G729
*Nguyên lý nén CS-ACELP
Bộ nén CS-ACELP thực hiện trên các khung tiếng nói chu kỳ 10 ms tương đương với 80 mẫu tại tốc độ lâý mẫu 8000 mẫu /s. Cứ mỗi một khung 10 ms, tín hiệu tiếng nó lại được phân tích để trích lấy các tham số của bộ mã CELP (đó là: các hệ số của bộ lọc dự báo thích ứng, chỉ số các bảng mã cố định và bảng mã thích ứng cùng với tăng ích của bảng mã). Các tham số này sẽ được mã hoá truyền đi.
Tại phía thu: sử dụng các tham số này để khôi phục các tham số tín hiệu kích thích và các tham số của bộ lọc tổng hợp. Tín hiệu tiếng nói sẽ được khôi phục bằng cách lọc các tham số tín hiệu Bộ lọc tổng hợp ngắn hạn dựa trên cơ sở bộ lọc dự báo tuyến tính LP bậc 10. Bộ lọc tổng hợp dài hạn, hay bộ lọc tổng hợp độ cao dùng cho việc làm tròn mã thích ứng. Sau khi khôi phục, nhờ bộ lọc sau tiếng nói sẽ làm tăng độ trung thực. Sơ đồ khối bộ kích thích này thông qua bộ lọc tổng hợp ngắn hạn.
Hình 2.5: Nén CS-ACELP
Tín hiệu đầu vào đưa qua bộ tiền xử lý, bộ này có hai chức năng: lọc thông cao và tính toán tín hiệu. Tín hiệu đầu ra bộ tiền xử lý là tín hiệu đầu vào của các khối tổng hợp tiếp sau. Sự tổng hợp dự báo tuyến tính (LP) được thực hiện một lần trong một khung 10ms để tính các hệ số của bộ lọc dự báo tuyến tính (LP). Các hệ số này được biến đổi thành các cặp vạch phổ (LSP) và được lượng tử bằng phương pháp lượng tử hoá véc tơ dự báo hai bước (VQ) 8 bit. Tín hiệu kích thích được lựa chọn bằng cách cực tiểu hoá sai số, có tính đến trọng số thụ cảm, giữa tiếng nói gốc và tiếng nói tổng hợp. Các tham số kích thích (gồm: bảng mã cố định và bảng mã thích ứng) được xác định qua từng khung con 5ms (tương đương 40 mẫu). Các hệ số của bộ lọc LP đã được lượng tử và chưa được lượng tử được sử dụng cho phân khung thứ 2, còn tại phân khung thứ nhất các hệ số của bộ lọc LP đã được nội suy sẽ được sử dụng (trong cả hai trường hợp đã lượng tử và chưa lượng tử). Độ trễ bước mạch vòng hở sẽ được tính toán một lần trong một khung 10ms dựa trên độ lớn tín hiệu thoại. Sau đó các phép tính này sẽ lặp lại trong từng phân khung tiếp theo.
Tín hiệu ban đầu x(n) được tính bằng các lọc độ dư LP thông qua bộ lọc tổng hợp W(z)/A(z). Trạng thái ban đầu của bộ lọc này là Tín hiệu lỗi giữa tín hiêu dư LP và tín hiệu kích thích. Sự phân tích bước của mạch vòng đóng sẽ thực hiện sau đó (để tìm độ trễ mã thích ứng và độ khuếch đại) dùng tín hiệu ban đầu x(n) và đặc tuyến xung h(n), bằng cách làm tròn giá trị độ trễ bước của mạch vòng hở. Độ trễ bước được mã hoá bằng mã 8 bit trong phân khung thứ nhất, độ vi sai của độ trễ được mã hoá bằng mã 5 bit trong phân khung thứ 2. Tín hiệu x’(n) là tín hiệu của 2 tín hiệu: tín hiệu ban đầu x(n) và tín hiệu mã thích ứng là tín hiệu mã cố định. Tín hiệu này được dùng trong việc tìm tín hiệu kích thích tối ưu. Giá trị kích thích mã cố định được mã hoá bằng mã đại số 17 bit(trong đó: chỉ số bảng mã cố định được mã hoá bằng từ mã C1, C2-13 bit ; Dấu bảng mã cố định được mã hoá bằng từ mã S1, S2-3bit). Các bộ khuếch đại bảng mã cố định và bảng mã thích ứng được lượng tử hoá bằng véc tơ 7 bit (Trong đó: ở bước 1 được mã hoá bằng từ mã GA1, GA2 -3 bit; ở bước 2 được mã hoá bằng từ mã GB1, GB2-4 bit). tại đây sự dự đoán trung bình động MA cho bộ khuếch đại mã cố định. Cuối cùng, dựa vào các bộ nhớ lọc sẽ xác định được tín hiệu kích thích.
*nguyên lý bộ giải nén CS-ACELP
Sơ đồ khối của bộ giải nén CS-ACELP được mô tả trong hình sau:
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý của bộ giải nén CS-ACELP
Đầu tiên, các chỉ số của các tham số được trích ra từ luồng bit thu. Các chỉ số này sẽ được giải mã để thu lại các tham số của bộ mã hoá trong 1 khung tiếng nói 10 ms. Các tham số đó là: các hệ số LSP, 2 phần độ trễ bước (độ trễ bước và độ vi sai của độ trễ bước), 2 vec tơ bảng mã cố định (chỉ số mã cố định và chỉ số bảng mã cố định), và 2 tập hợp độ khuếch đại bảng mã cố định và bảng mã thích ứng. Các hệ số LSP được nội suy và được chuyển đổi thành các hệ số bộ lọc LP cho mỗi phân khung. Sau đó, cứ mỗi phân khung thực hiện các bước tiếp theo: Giá trị kích thích được khôi phục là tổng của véc tơ
bảng mã cố định và bảng mã thích ứng nhân với các giá trị khuếch đại tương ứng của chúng. Tiếng nói được khôi phục bằng cách lọc giá trị kích thích này thông qua bộ lọc tổng hợp LP Tín hiệu tiếng nói khôi phục đưa qua bước xử lý trạm, bao gồm bộ lọc thích ứng dựa trên cơ sở các bộ lọc tổng hợp ngắn hạn và dài hạn, sau đó qua bộ lọc thông cao và bộ nâng tín hiệu.