CHƯƠNG V: NẫN TÍN HIỆU AUDIO
5.1.3. Cụng nghệ giảm tốc độ nguồn dữ liệu audio số
Cụng nghệ mó hoỏ nguồn được sử dụng để loại bỏ đi sự dư thừa trong tớn hiệu audio số (khi giỏ trị vi sai mẫu –xấp xỉ gần giỏ trị khụng). Cũn cụng nghệ che lấp dựa trờn mụ hỡnh tõm sinh lớ thớnh giỏc của con người cú tỏc dụng loại bỏ đi cỏc mẫu khụng cú giỏ trị cảm nhận( cỏc mẫu khụng nghe thấy).
Cú hai cụng nghệ nộn cơ bản là:
Mó húa dự bỏo miền thời gian: Sử dụng mó hoỏ vi sai cỏc giỏ trị chờnh lệch giữa cỏc mẫu liờn tiếp nhau để loại bỏ sự dư thừa thụng tin cỏ nhõn nhằm thu được dũng số cú tốc độ thấp.
Mó hoỏ chuyển đổi miền tần số: Cụng nghệ này sử dụng cỏc khối của cỏc mẫu PCM tuyến tớnh biến đổi từ miền thời gian thành một số nhất định cỏc băng tần trong miền tần số. Hiện tượng che lấp quan trọng nhất xảy ra trong miền tần số. Để lợi dụng đặc điểm này, phổ của tớn hiệu audio được phõn tớch thành nhiều băng phụ cú độ phõn giải thời gian và tần số phự hợp với độ rộng cỏc băng tần tới hạn của HAS. Mỗi băng phụ chứa một số thành phần õm rời rạc.
Cấu trỳc bộ mó hoỏ audio cơ bản như sau:
Hỡnh 5.2. Cấu trỳc bộ mó hoỏ Audio
Cú ba cỏch thực hiện dóy bộ lọc.Đú là: Dóy bộ lọc Mụ hỡnh tõm lớ thớnh giỏc Lượng tử hoỏ và mó hoỏ Phõn bố bớt ghộp kờnh Dũn g bớt mó hoỏ tớn hiệu đầu vào
a) Đa băng tần: Phổ của tớn hiệu được chia thành cỏc băng tần phụ cú độ rộng bằng nhau tương tự như khi chia phổ tần thành cỏc băng tần tới hạn của hệ thống HAS.
Với cỏc tần số nhỏ hơn 500Hz một băng con sẽ chứa vài băng tần tới hạn. Trong cụng nghệ nộn audio, sử dụng một loại bộ lọc bộ lọc băng con. Vớ dụ PQMF- bộ lọc gương đa pha bỡnh phương. Bộ lọc này cú độ chồng phổ thấp và thường được sử dụng cho cỏc mẫu gần kề về mặt thời gian.
Trong tiờu chuẩn nộn AUDIO MPEG một khung audio gồm 1152 mẫu được chia thành 32 băng con, mỗi băng con cú 36 mẫu.
b) Dóy chuyển đổi: ỏp dụng thuật toỏn DCT cú cải biờn (MDCT) được dựng để biến đổi tớn hiệu audio miền thời gian thành một số lượng lớn cỏc băng con(từ 256 đến 1024 ) trong miền tần số .
c) Dóy bộ lọc cõn bằng: tớn hiệu vào trước tiờn được chia thành 32 băng con nhờ cỏc bộ lọc PQMF. Sau đú ỏp dụng phộp biến đổi MDCT cho mỗi 18 mẫu của băng con. Kết quả sẽ thu được 576 băng rất hẹp(41,76 Hz tại tần số lấy mẫu 48Khz). Việc kết hợp này cú độ phõn giải thời gian khoảng 3.8ms.
Bộ lọc trong dóy phải được xỏc định phự hợp với một số tỏc nhõn quan trọng.
•Dóy bộ lọc cú độ phõn tớch thấp (nghĩa là băng tần rộng) sẽ cho số lượng băng con nhỏ. Trong mỗi băng con sẽ chứa hầu hết cỏc thành phần õm của phổ tớn hiệu audio khiến tỏc dụng che lấp giảm và sẽ cần rất nhiều bit để mó hoỏ cỏc thành phần tớn hiệu trong cỏc băng con. Tuy nhiờn, số lượng cỏc băng con thấp sẽ giảm được mức độ phức tạp mó húa/ giải mó mà vẫn giữ được độ phõn giải tốt về thời gian.
•Nếu dóy bộ lọc cú độ phõn tớch cao, sẽ cho số lượng lớn cỏc băng con. Khi đú, một số băng con khụng chứa thành phần õm sẽ khụng cần phải mó hoỏ.
HAS. Tuy nhiờn, cú độ phõn giải thời gian thấp dẫn đến hiện tượng cú tiếng tạp õm lanh canh khi mó hoỏ tớn hiệu audio ngắn.
Do vậy, cú thể sử dụng dóy bộ lọc thớch nghi cú khả năng chuyển đổi từ dóy bộ lọc cú độ phõn giải cao sang dóy bộ lọc cú độ phõn giải thấp khi mó hoỏ tớn hiệu audio ngắn.
Đặc tuyến của quỏ trỡnh xử lớ dóy bộ lọc bao gồm cỏc yếu tố:
•Độ phõn giải thời gian =ộ dài mẫu khối bộ lọc* 20,83 us. Với tần số lấy mẫu 48Khz, khoảng cỏch thời gian giữa cỏc mẫu liờn tiếp sẽ là 20,83 us. Vớ dụ trong mó hoỏ AC-3 độ phõn giải thời gian là 128*20,83=2,66ms.
•Độ phõn giải tần số = bề rộng phổ cực đại / tổng số băng con. Với tần số lấy mẫu 48Khz, bề rộng phổ tần tối đa là 24 Khz. Vớ dụ trong mó hoỏ AC-3, độ phõn giải tần số là: 24000/256=95,75 Hz.
•Độ dài khung dữ liệu= số băng con trong một khối*số mẫu trong khối *20,83us. Vớ dụ trong tiờu chuẩn MPEG lớp một, độ dài khung dữ liệu là 32*12*20,83=8us.