Cỏc tiờu chuẩn ITU-T cho õm thanh bao gồm G.711, G.722, G.722.1, G.722.2, G.723, G.723.1, G.726, G.728, G.729, G.729.1, G.729a
G.711 là chuẩn ITU-T dựng cho thoại chủ yếu trong cỏc hệ thống tổng đài, được phỏt hành chớnh thức năm 1972. Chuẩn này trỡnh bày cỏc mẫu điều chế mũ
logarit cho tớn hiệu ởbăng tần thoại, tần số lấy mẫu là 8kHz.
Cú hai giải thuật chớnh được định nghĩa trong chuẩn này, giải thuật à-law dựng ở khu vực Bắc Mỹ, Nhật và giải thuậ A-law dựng ở khu vực Chõu Âu và những nước cũn lại. Cả hai giải thuật đều được tớnh toỏn trờn hàm mũ logarit, nhưng
giải thuật A-law được thiết kế đặc biệt với mục đớch đơn giản húa quỏ trỡnh tớnh toỏn. Giải thuật à-law được mó húa ở dạng cỏc mẫu PCM tuyến tớnh 14-bit và A- law là 13- bit với mẫu 8 bit. Như vậy, bộ mó húa G.711 sẽ tạo được luồng dữ liệu bớt cú tốc độ 64kbit/s với tần số lấy mẫu là 8 kHz.
G.722 là một chuẩn ITU trong mó húa tiếng núi dải rộng 7 kHz và đạt được tốc độ đường truyền 48, 56 và 64 kbit/s. Nú được phỏt triển và đưa ra vào năm 1988. Kĩ thuật mó húa này cơ bản dựa theo mó húa dải nhỏ ADPCM (SB-ADPCM)
Tốc độ lấy mẫu dữ liệu audio của G.722 là 16kHz (sử dungj14 bit mó húa), lớn gấp đụi so với tần số lấy mẫu trong cỏc thiết bị thoại thụng thường, hệ quảlà đạt
được chất lượng tiếng núi hoàn hảo và trong sỏng.
Mó húa dải rộng ITU-T 7 kHz cũn bao gồm G.722.1 và G.722.2. Cỏc bộ mó
húa này khụng thay đổi G.722 và chỳng sử dụng cỏc kĩ thuật nộn khỏc nhau. G.722.1 là sử dụng mó húa Siren và dựng sốbớt nộn ớt hơn. Cũn chuẩn G.722.2, đõy
là thuật toỏn mó húa dải rộng thớch nghi nhiều tốc độ dựa theo thuật toỏn ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction) và sử dụng số bớt nộn ớt hơn, nú đạt
được hiệu quả cao và thớch nghi nhanh trong mụ hỡnh mạng thay đổi õm sắc. Trong
trường hợp tỉ lệ nghẽn mạng cao, nú cú thể thay đổi tốc truyền và mức mó húa cho phự hợp. Khi tỉ lệ nghẽn mạng trở về mức bỡnh thường thỡ nú lại điều chỉnh tốc độ
truyền dữ liệu thoại lại đểđạt được tốc độ õm thanh khụi phục tốt hơn.
Chuẩn G.722.1 là bộ nộn dựa trờn sự biến đổi tối ưu húa cho cả thoại lẫn nhạc.
độ phức tạp tớnh toỏn tương đối thấp đối với bộ nộn chất lượng cao, độ trễ của giải thuật tại hai điểm đầu cuối là 40ms.
Phiờn bản G.722.1/Annex C được phờ chuẩn bởi ITU-T vào 14/05/2005, cũn
được biết thụng qua tờn Siren14TM, được phỏt triển bởi Polycom cho phộp truyền khụng cần bản quyền với tần số lấy móu 14kHz.
Thực tế cú ba loại mó húa ITU đều cú chung một tờn là G.722. Đầu tiờn, G.722 là mó húa với tần số 7kHz, sử dụng ADPCM hoạt động với tốc độ truyền 48- 64kbit/s. Một phiờn bản khỏc G.722.1 hoạt động ở tốc độ dữ liệu bằng một nửa
nhưng cú chất lượng tốt như G.722 với phương phỏp mó húa dựa vào nền tảng chuyển đổi. Và chuẩn G.722.2, hoạt động với õm thoại băng tần rộng với tốc độ bit truyền rất thấp, sử dụng giải thuật CELP-based.
Về vấn đề bản quyền, đến thời điểm này, giấy đăng ký bản quyền cho G.722
đó hết hạn, cho nờn hiện tại chuẩn này được xem như là chuẩn miễn phớ. G.722.1 thuộc bản quyền của tập đoàn Polycom và chuẩn G.722.2 cũn cú tờn là AMR-WB, thuộc quyền sở hữu của tập đoàn VoiceAge.
G.722.2 (GSM AMR-WB)
Adaptive Multi Rate – WideBand là một chuẩn mó húa tiếng núi được phỏt triển sau khi AMR sử dụng cựng cụng nghệ tương tự như ACELP. Mó cung cấp chất lượng õm thoại tốt vỡ sử dụng băng tần thoại rộng hơn 50-7000 Hz khi so với cỏc mó õm thoại băng hẹp hiện đang dựng rộng rói trong cỏc POTS với 300- 3400Hz. AMR-WB được hệ thống húa thành G.722.2, là một chuẩn mó húa õm thoại chuẩn ITU-T.
Cỏc trạng thỏi hoạt động của AMR: AMR hoạt động với nhiều tốc độ bit khỏc nhau gồm: 6.60; 8.85; 12.65; 14.25; 15.85; 18.25; 19.85; 23.05 và 23.85 kbit/s. Tớn hiệu truyền với tốc độ thấp nhất cho chất lượng thoại tốt nhất ứng với mụi trường khụng nhiễu là 12.65 kbit/s. Tốc độ bit cao rất hữu dụng trong mụi trường cú nhiễu
và trong trường hợp tớn hiệu truyền là õm nhạc. Tốc độ bit 6.60 và 8.85 kbit/s cung cấp chất lượng chấp nhận được so với mó húa băng tần hẹp.
AMR được chuẩn húa cho việc sử dụng trong tương lai trong cỏc hệ thống mạng như UMTS. Chuẩn này cung cấp chất lượng thoại tốt hơn rất nhiều và được chọn dựng cho nhiều mạng cũ hỗ trợ cho băng rộng. Thỏng 10/2006, kiểm nghiệm AMR-WB lần đầu tiờn được thực hiện trờn hệ thống mạng thực so T-Mobile và Ericssion phối hợp tại Đức.
G.723 là một phần của ITU-T mó húa õm thoại băng tần rộng, là chuẩn mở
rộng của G.721 điều chế xung sai phõn tương thớch với tốc độ truyền 24 và 40 kbit/s. Hiện nay, G.723 được thay thế bởi chuẩn G.726.
Chuẩn G.723.1 là chuẩn mó húa õm thanh cho thoại với tớnh năng nộn thoại trong khung 30ms hoặc 7.5ms. Chuẩn G.723.1 chủ yếu dựng trong cỏc ứng dụng Voice IP vỡ yờu cầu băng thụng thấp.
Cú hai tốc độ bit mà G.723.1 hoạt động:
6.3 kbit/s (sử dụng khung 24 byte), dựng giải thuật MPC-MLQ (MOS 3.9) 5.3 kbit/s (sử dụng khung 20 byte), dựng giải thuật ACELP (MOS 3.62)
G.726 là chuẩn mó húa tiếng núi ITU-T ADPCM truyền õm thanh với cỏc tốc
độ 16, 24, 32, và 40 kbps. Là chuẩn thay thế cho cả G.721 (ADPCM tốc độ
32kbit/s) và chuẩn G.723 (ADPCM với tốc độ 24 và 40kbit/s). G.726 hoạt động với tần số là 16kbit/s. Bốn tốc độ bớt thường sử dụng cho chuẩn G.726 tương ứng với
kớch thước của một mẫu theo thứ tự là 2-bit, 3-bit, 4-bit, 5-bit. Tốc độ thường dựng là 32kbps, bằng một nửa sơ với chuẩn G.711, như vậy, dung lượng mạng sẽtăng lờn
gấp đụi. Thụng thường chuẩn này được dựng truong cỏc mạng điện thoại quốc tế như hệ thống điện thoại khụng dõy DECT.
G.721 được giới thiệu lần đầu tiờn vào năm 1984, trong khi chuẩn G.723 được giới thiệu namg 1988. Cảhai được gộp chung thành chuẩn G.726 năm 1990.
G.727 được giới thiệu cựng thời điểm với G.726, cựng tốc độ bớt nhưng tối ưu hơn cho mụi trường PCME Packet Circuit Multiplex Equipment. Điều này đạt được bằng cỏch nhỳng bộlượng tử húa 2 bit vào bộ lượng tử húa 3 bit, cho phộp hủy bỏ
bit cú trọng số nhỏ nhất trong chuỗi bit truyền mà khụng cú ảnh hưởng xấu đến tớn hiệu õm thoại.
G.728 là chuẩn ITU-T mó húa õm thoại với tốc độ 16kbit/s. Cụng nghệ sử
dụng là LD-CELP, Low Delay Code Excited Linear Prediction. Độ trễ của mó chỉ 5 mẫu (0.625ms). Dựđoỏn tuyến tớnh được thực hiện tớnh toỏn với bộ lọc LPC ngược bậc 50. Ngừ vào kớch thớch được tạo ra để đảm bảo nhận được độ lợi VQ. Chuẩn
được đưa ra vào năm 1992 dưới dạng giải thuật mó dấu chấm động. Năm 1994, bản dựng cho dấu chấm tĩnh được phỏt hành. G.728 cú tốc độlờn đến 2400 bit/s.
G.729 là một giải thuật nộn dữ liệu õm thanh dựng cho tớn hiệu thoại, nộn tớn hiệu õm thanh với khung 10ms. G.729 đa số dựng trong cỏc ứng dụng Voice IP với yờu cầu băng thụng thấp. Chuẩn G.729 hoạt động ở tốc độ8 kbit/s, nhưng cỏc phiờn
bản mở rộng cú thể hoạt động tại tốc độ6.4 kbit/s đối với mụi trường truyền xấu và 11.8 kbit/s với yờu cầu chất lượng thoại tốt hơn. Trong thực tế, người ta dựng chuẩn
G.729a nhưng cú độ tớnh toỏn đơn giản hơn, tuy nhiờn chuẩn này cú chất lượng thoại kộm hơn.
Phiờn bản G.729b là một chuẩn cú bản quyền, sử dụng module VAD để phỏt hiện tớn hiệu thoại hay phi thoại. Nú cũng bao gồm một module DTX dựng để quyết
định nõng cấp cỏc thụng số nhiễu nền cho tớn hiệu phi thoại. Cỏc khung này được truyền để thực hiện việc nõng cấp gọi là cỏc khung SID. Một bộ tạo nhiễu (CNG)
cũng được tớch hợp trong chuẩn này, bởi vỡ trong một kờnh truyền, nếu việc truyền bị dừng lại vỡ lý do tớn hiệu phi thoại, thỡ site cũn lại sẽ xem như đường kết nối bị đứt. Vỡ thế khi sử dụng chuẩn này cần phải thận trọng.
Những năm gần đõy, chuẩn G.729 đó được nghiờn cứu mở rộng để hỗ trợ cho tớn hiệu õm thoại băng tần rộng và mó húa õm thanh thành chuẩn G.729.1. Bộ mó
húa G.729.1 được thiết kế theo mụ hỡnh phõn cấp, tốc độ bớt và chất lượng đều hiệu chỉnh đơn giản bằng cỏch thức cắt giảm chuỗi bớt truyền. G.729.1 thờm chức năng băng tần rộng sú với G.729 thụng qua cỏc lớp được nhỳng vào. Lớp đầu tiờn trờn cựng G.729 (12kbit/s) vẫn là băng tần hẹp. Lớp kế tiếp cú tốc độ 14 kbit/s. Cỏc lớp khỏc sẽ cú tốc độtăng dần từng bước 2 kbit/s làm gia tăng chất lượng tớn hiệu.
Cỏc mó được phỏt triển bởi sự phối hợp của cỏc tổ chức: France Telecom, tập
đoàn Mitsubishi Electric, tập đoàn Nippon Telegraph và Telephone (NTT), và
3.2.2. ADPCM
3.2.2.1. Mó húa ADPCM
Hỡnh 1 chỉ ra sơ đồ khối của tiến trỡnh mó húa ADPCM. Một mẫu tuyến tớnh
X(n) được so sỏnh với ước lượng trước đú của đầu vào X(n-1). Sự sai khỏc, d(n), với cỏc bước hiện tại, ss(n), được mụ tả bằng một bộ mó húa logic. Bộ mó húa logic
này, được mụ tả bờn dưới, đưa ra một mẫu đầu ra ADPCM. Mẫu đầu ra này được
dựng để cập nhật cỏc tớnh toỏn kớch thước bước ss(n+1), và được mụ tả trong bộ giải
mó đểtớnh toỏn ước lượng tuyến tớnh mẫu đầu vào.
Hỡnh 3.2.2.1: Sơ đồ khối nguyờn lý bộ mó húa ADPCM
Bộ mó húa chấp nhận giỏ trị khỏc nhau, d(n), từ bộ so sỏnh và kớch thước
bước, và tớnh toỏn ra 4 bit mó húa ADPCM. Sau đõy là sự mụ tả tớnh toỏn trong bộ
giải mó
let B3 = B2 = B1 = B0 = 0 if (d(n) < 0)
then B3 = 1 d(n) = ABS(d(n)) if (d(n) >= ss(n)) then B2 = 1 and d(n) = d(n) - ss(n) if (d(n) >= ss(n) / 2) then B1 = 1 and d(n) = d(n) - ss(n) / 2 if (d(n) >= ss(n) / 4) then B0 = 1 L(n) = (10002 * B3) + (1002 * B2) + (102 * B1) + B0 3.2.2.2. Bộ giải mó ADPCM
Trong hỡnh 2 chỉ ra sơ đồ khối nguyờn lý ADPCM. Một mẫu ADPCM được trỡnh diễn trong bộ giải mó. Bộ giải mó tớnh toỏn sự sai khỏc giữa tớn hiệu đầu ra tuyến tớnh trước đú và một tớn hiệu được đoỏn trước. Sựsai khỏc này được gỏn vào bộ tiền ước lượng để thực hiện ước lượng đầu ra tuyến tớnh. Ở đõy cũng chỉ ra bộ tớnh toỏn kớch thước bước đểước lượng kớch thước bước.
d(n) = (ss(n)*B2)+(ss(n)/2*B1)+(ss(n)/4*BO)+(ss(n)/8) if (B3 = 1)
then d(n) = d(n) * (-1) X(n) = X(n-1) + d(n)
Chương 4:
Mễ PHỎNG MÃ HểA BĂNG CON
4. Mụ phỏng mó húa band con