trong hình 4.6(c), trong đó trễ mạng tăng dễ bám hơn là khi trễ mạng giảm. Trình bày hiện tƣợng trễ cũng nhƣ kết quả trong biến động đọc ra đƣợc làm trơn mƣợt.
Để tránh tỷ lệ co dãn lớn, chúng ta cũng định nghĩa chiều dài gói xác định tối đa và tối thiểu, ký hiệu tƣơng ứng bởi Lm ax và Lm in. Tuy nhiên, trong suốt chu kỳ khoảng lặng, giá trị điều chỉnh có thể làm chƣơng trình đọc ra không bị giới hạn bởi Lm ax hoặc Lm in, cho chúng ta thoải mái hơn để thay đổi chƣơng trình đọc ra. Thủ tục chung của việc điều chỉnh chƣơng trình đọc ra đƣợc mô tả bởi thuật toán trong bảng 4.4.
Bảng 4.4: Thuật toán điều chỉnh thời gian đọc ra thích nghi với trễ mạng. mạng.
1 Nhận gói i;
2 Ước lượng và tính thời gian đọc ra của gói i + 1,
1
i p
t ;
3 Tính toán chiều dài mong đợi của gói i, i p i p i t t L 1 ; 4 if Li L0> ngưỡng dãn
5 Co dãn gói i với chiều dài tính toán min( i
4.5 THỰC HIỆN CHE DẤU GÓI TRỄ VÀ MẤT
Với chƣơng trình đọc ra thích nghi, một số nào đó của gói sẽ đến sau thời gian đọc ra đã đƣợc tính toán cho chúng hoặc bị mất trên mạng. Để khôi phục thông tin mất tốt nhất có thể, khá nhiều kỹ thuật khôi phục mất gói đã nghiên cứu trƣớc đây. Trong luận văn này, đề xuất một phƣơng pháp che dấu mới đƣợc dựa trên phép toán xác lập thang thời gian đƣợc mô tả trong mục 4. Nó là sự ghép lai giữa kỹ thuật co dãn thang thời gian và thay thế dạng sóng và đƣợc sử dụng cho cả mất gói do trễ và mất do lỗi liên kết mạng bằng cách lợi dụng thông tin dƣ thừa trong tín hiệu audio. Chất lƣợng âm thanh tốt đƣợc cung cấp bởi kỹ thuật co dãn thang thời gian đã đƣợc chứng minh trong [28]. Tuy nhiên, trễ thuật toán bằng khoảng thời gian đọc của 2 đến 3 gói . Phƣơng pháp của chúng ta có ƣu điểm là xác lập thang thời gian cho từng gói và sử dụng thông tin hai chiều do làm việc cùng với chƣơng trình đọc ra thích nghi. Phƣơng pháp che dấu này làm giảm trễ với thời gian một gói và kết quả là chất lƣợng thoại
tốt hơn. Sự lặp gói đƣợc đề xuất trong [23] đƣợc thiết lập nên trong cơ chế của chúng ta để sửa lỗi cụm. Kỹ thuật lặp gói không đƣa ra một trễ thuật toán nào ngoài thời gian chu kỳ ghép rất ngắn, tuy nó không đảm bảo chất lƣợng âm thanh tốt nhƣ kỹ thuật co dãn thang thời gian [25].
Phƣơng pháp che dấu đƣợc đề xuất nhƣ minh hoạ trong hình 4.10. Để đơn giản cho các phân tích tiếp theo chúng ta bỏ qua thời gian xử lý của thời gian xác lập gói và giả sử rằng một gói có thể đƣợc co dãn ngay lập tức và sau đó đƣợc đọc ra. Giả sử rằng ở thời điểm gói i bị mất, gói trƣớc đó i - 1 bị kéo dãn với chiều dài xác định là 2L0 và đƣợc đọc ra. Bởi vì phải đợi để nhận trạng thái của gói i, gói i - 1 phải nằm trong bộ đệm và bị trễ bằng thời gian của một gói. Gói i coi nhƣ bị mất nếu nó không nhận đƣợc tại thời điểm gói i-1 đƣợc đọc ra và kỹ thuật che dấu mất gói bắt đầu đƣợc thực hiện.
i+1 i+2 i-2 t i-1 i+1 i i-1 i-2 i+2 Mất Input Output L Dãn bằng 2L0 Dãn bằng 1,3L0 t (a) i+2 i+3
i-1 i i+1 i+4
i-1 i+1 i+3 i+4
Mất Mất Input Output L Dãn bằng 2L0 Dãn bằng 2L0 Dãn bằng 1,3L0 t t (b) i+2 i+3 i-1 i
i-1 i-1 i+2 i+3
Mất Mất Input Output i+1 L t t (c)
Hình 4.10: Che dấu mất gói, (a) mất từng gói; (b) mất xen kẽ; (c) mất liên tiếp Hơn nữa, phép toán thực hiện phụ thuộc vào gói bị mất. Nếu chỉ có gói i bị Hơn nữa, phép toán thực hiện phụ thuộc vào gói bị mất. Nếu chỉ có gói i bị mất (tức là gói i+1 và i+2 nhận đƣợc trong thời gian hạn định của chúng), gói
i+1 đƣợc kéo dãn với một chiều dài xác định bằng 1.3L0. Trƣớc ghép nối hai gói đã đƣợc dãn là i - 1 và i+1, thì cần phải tìm kiếm một đoạn sóng đồng dạng trong đoạn giới hạn giữa cuối của gói i - 1 và đầu gói i+1 (đoạn này khoảng bằng chiều dài một nửa chu kỳ pitch) trong vị trí của đoạn đƣợc ghép. Tìm kiếm đoạn sóng đồng dạng ở vị trí ghép chồng đƣợc thực hiện bằng hàm tƣơng quan chéo. Nhƣ cho thấy trên hình 4.10(a), các đoạn ngắn đƣợc tìm thấy từ một trong hai phía đƣợc tăng thêm trọng số bằng việc giảm hoặc tăng cửa sổ tìm kiếm trƣớc khi ghép. Bằng cách này đã tránh đƣợc các điểm gián đoạn (chuyển tiếp từ cuối gói i - 1 sang đầu gói i+1) và làm chất lƣợng âm thanh tốt hơn so với phƣơng pháp ghép cố định thông thƣờng. Toàn bộ khoảng dãn của gói i - 1 và i + 1 sẽ bao trùm và gần nhƣ giống với dạng sóng gói bị mất.
Một điều nhận thấy rằng, không bảo đảm chính xác hoàn toàn về chiều dài của các gói ghép nối nhƣ khi dãn do cỡ đầu ra không đƣợc quyết định bởi WSOLA và thủ tục ghép đã mô tả. Chiều dài thu đƣợc của các gói đã co dãn bằng i i merge
L L
L 1 1 , và thời gian đọc ra của gói i + 2 là
tip2 tip1 Li 1 Li 1 Lmerge (4.19)
Chú ý rằng che dấu thành công sẽ có 2 i 2
r i
p t
t . Nhìn chung, tip2sẽ không tƣơng ứng với thời gian đọc ra mong đợi. Do đó, thời gian đọc ra thực tế gần nhƣ nhanh hơn hoặc chậm hơn thời gian đọc ra đƣợc tính toán một khoảng sai lệch là L, nhƣ minh hoạ trên hình 4.10. Tuy nhiên, điều này có thể hiệu chỉnh bởi thuật toán đọc ra thích nghi, giải quyết bằng cách thay đổi tỷ lệ co dãn các gói tiếp theo. Do đó, sử dụng kỹ thuật co dãn thang thời gian cho đọ c ra thích
nghi cũng nhƣ che dấu mất gói cho phép bổ sung tính mềm dẻo và dễ tích hợp trong hệ thống.
Ngoài mất gói đơn, phƣơng pháp che dấu mất của chúng ta có thể điều khiển các mẫu mất đƣợc ghép xen hoặc mất cụm nhƣ cho thấy trên hình 4.10 (b) và (c). So sánh các kỹ thuật che dấu đƣợc đề cập trong [17] và [27] sự cải thiện đáng kể có thể đạt đƣợc cho các trƣờng hợp này. Ƣu điểm chính của phƣơng pháp đề xuất đó là nó có thể phát hiện các mẫu và điều chỉnh tự động tỷ lệ co dãn. Trong trƣờng hợp khác, khi gói i bị mất, co dãn gói i - 1 tiếp theo cũng nhƣ thủ tục đƣợc mô tả trong hình 4.10 (a). Vì mẫu sẽ mất là không biết ở thời điểm i. Trong hình 4.10 (b) gói i + 2 đƣợc quyết định là bị mất, gói i + 1 bị dãn với chiều dài xác định là 2L0 thay vì 1,3L0, để bao trùm khoảng thời gian trống cho gói bị mất thứ hai và gói i+3 sẽ dãn với chiều dài là 1,3L0. Trong hình 4.10 (c), trong đó các gói i và i+1 bị mất, gói i-1 đƣợc kéo dãn ra với chiều dài 2L0
và dạng sóng của gói đã dãn i-1 đƣợc lặp lại để che dấu mất cụm. Trong cả hai trƣờng hợp, tìm kiếm các dạng sóng đồng dạng đƣợc thực hiện để ghép và điều chỉnh thời gian đọc ra thích nghi đƣợc sử dụng cho các gói tiếp theo nếu cần thiết.
Cuối cùng, che dấu hai hoặc nhiều hơn các gói bị mất liên tiếp minh hoạ trên hình 4.10 (c). Khi nhiều hơn hai gói bị mất liên tiếp xảy ra, lặp lại dạng sóng đƣợc sử dụng tối đa là ba lần, trƣớc khi cơ chế dừng để tạo ra dạng sóng ở đầu ra và xác lập lại chƣơng trình đọc ra. Do tính tái tạo tự nhiên của lặp dạng sóng, mất cụm giảm chất lƣợng thoại, ngay cả sau khi đƣợc che dấu. Mặc dầu các cơ chế tái tạo hiện thời sử dụng ghép xen hoặc FEC (nhƣ đã trình bày trong chƣơng 3) để bảo vệ dữ liệu khỏi mất cụm, các phƣơng pháp này đƣợc thực hiện với giá phải trả là trễ cao. Nhƣ cho thấy, một ƣu điểm đặc biệt của chƣơng trình đọc ra thích nghi là khả năng giảm mất các gói liên tiếp nhƣ mất cụm.
Thuật toán đƣợc đề nghị cho phƣơng pháp che dấu mất gói trình bày trong bảng 4.5. Phƣơng pháp này đƣa ra trễ thời gian bằng một gói nhƣng chất lƣợng thoại tốt và xử lý tỷ lệ mất gói cao của nhiều loại mẫu khác nhau. Chú ý rằng khi đƣợc sử dụng cùng với chƣơng trình đọc ra thích nghi, thời gian đọc ra trong bảng 4.4 sẽ đƣợc bù bằng một gói. Do các phƣơng pháp che dấu khác cũng có thể đƣợc sử dụng, thuật toán cho chƣơng trình đọc ra thích nghi trong thuật toán bảng 4.4 đƣợc xem xét mà không nhất thiết sử dụng cơ chế che dấu
mất gói cụ thể nào. Hơn nữa, nếu một bộ mã hoá thoại đƣợc sử dụng để truyền đó là thuật toán che dấu nội tại hoạt động với trễ thấp, nó có thể thuận lợi để sử dụng thuật toán đƣợc đề xuất ở đây. Nhìn chung, ta có thể tin rằng cơ chế đề xuất có thể tích hợp tốt với bất kỳ kiểu bộ mã hoá thoại nào.
Nhƣ trình bày ở trên, thuật toán đọc ra thích nghi trong bảng 4.4 sẽ xác định chiều dài và co dãn gói đọc ra, nhƣng khi mất gói thuật toán che dấu mất gói trong bảng 4.5 đƣợc sử dụng. Nó sẽ quyết định "lấp đầy" vào gói mất bằng cách dãn các gói lân cận với tỷ lệ dãn nào đó hay lặp lại một đoạn sóng đồng dạng nội suy từ gói trƣớc đó.