4. Cấu trúc luận văn
2.3.2. Chuẩn PCM (Pulse Code Modulation)-G711
PCM đều (Uniform PCM): đầu vào của bộ lượng tử là tín hiệu tương tự đã được đưa qua bộ lấy mẫu. Với một bộ lượng tử dùng N bit từ mã, miền giá trị lượng tử được chia thành 2N mức, mỗi từ mã N bit tương ứng với một giá trị. Khoảng cách giữa các mức gọi là bước lượng tử (Step size). Bộ lượng tử quyết định xem với mỗi giá trị đầu vào gần với mức nào, sẽ tương ứng với một từ mã. Nếu giá trị của đầu vào vượt quá miền giá trị biểu diễn của bộ lượng tử thì nó sẽ bị cắt đi, kết quả đầu ra là giá trị lớn nhất của miền giá trị. Trong kiểu PCM đều, các giá trị lượng tử cách đều nhau. Bước lượng tử phải được chọn sao cho đủ nhỏ để có thể tối thiều nhiễu lượng tử, nhưng lại có thể đủ lớn để miền giá trị
của cả bộ lượng tử có độ lớn thích hợp. Với một bộ lượng tử N bit có step size là S, thì miền giá trị là R= (2 mũ N)*S. Nếu N không đủ lớn thì việc cắt xén tín hiệu vượt qua miền giá trị sẽ xảy ra nhiều hơn và đó dĩ nhiên là một nguyên nhân khác của nhiễu lượng tử. Phương pháp này có nhược điểm là SNR, tức chất lượng không chỉ phụ thuộc vào bước lượng tử mà còn phụ thuộc cả vào biên độ của tín hiệu được lấy mẫu.
- Lượng tử hóa kiểu PCM đều:cần N lớn cõ 11 bit trở lên để có thể đảm bảo chất lượng tiếng nói. Điều này làm cho tốc độ bit lớn nên chúng ít được sử dụng trong thực tế.
- Lượng tử hóa logarithm (logarithm PCM): mục tiêu của phương pháp này là duy trì một tỉ số SNR ít thay đổi trong toàn phạm vi giá trị biên độ. Thay vì lượng tử hóa giá trị tương tự của tín hiệu lấy mẫu, trước tiên ta tính toán hàm logarithm của từng giá trị rồi mới lượng tử hóa chúng. SNR sẽ chỉ phụ thuộc vào bước lượng tử. Lượng tử logarithm là một quá trình nén, chúng làm giảm miền giá trị của đầu vào một cách đáng kể tùy thuộc vào dạng hàm logarithm được dùng. Sau khi nén, một quá trình ngược lại là mũ hóa được sử dụng để tái tạo lại tín hiệu nguyên thủy ban đầu. Toàn bộ chu trình được gọi là Companding (Compressing/expanding). Hai tiêu chuẩn được dùng phổ biến hiện nay là luật (dùng ở bắc Mỹ) và luật A (dùng ở châu Âu). Chúng đều dùng 8 bit lượng tử logarithm (như vậy trong thang lượng tử chia thành 16 sector và mỗi sector có 16 step, tổng cộng là 256 phần nhỏ). Chú ý là kích thước của mỗi sector là nhỏ dần về phía gốc 0, càng xa về 2 phía thì kích th ước càng lớn, thông thường chúng tăng gấp đôi kích thước giữa 2 sector kề nhau. Theo đó ta có thể thấy bit đầu tiên được coi là bit dấu (sign bit). Trong mỗi sector, các step có kích thước bằng nhau. Như vậy ta thấy bước lượng tử càng nhỏ với những đầu vào càng nhỏ, và chúng lớn dần tương ứng với những đầu vào ở gần 2 phía cực của miền giá trị lượng tử.