Chương 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP MÃ HÓA VÀ THÁM MÃ TIẾNG NÓI
2.7. Các phương pháp mã hoá khác
Các quy luật đối với PCM vi phân thích ứng 32Kbps có nén giãn nhƣ mã hoá dự đoán của các tín hiệu tiếng đƣợc chỉ rõ trong các khuyến nghị G712 của ITU-T. Phương pháp ADPCM 32 Kbps được chấp nhận vào tháng 10 năm 1984 đƣợc dùng để chuyển đổi các tín hiệu PCM 64 Kbps theo luật A hay luật μ hiện nay sang các tín hiệu ADPCM.
Phương pháp 32 Kbps ADPCM có khả năng chuyển một lượng tiếng nói lớn gấp hai lần thậm trí còn nhiều hơn phương pháp qui ước 64 Kbps
PCM, đƣợc chấp nhận một cách rộng rãi bởi bộ chuyển mã hoặc các thiết bị đầu cuối mã hoá với hiệu quả cao. Hiện nay các nước tiên tiến trên thế giới đang tiến hành nghiên cứu một cách ráo riết về công nghệ mã hoá tốc độ không những cho thoại mà cả truyền hình. Cụ thể sẽ bàn đến tiếp ở các phần tiếp theo.
2.7.1. Phương pháp mã hoá DPCM ( Điều xung mã vi sai)
Đây là phương pháp dựa trên tính chất tương quan của tín hiệu tiếng nói, chỉ truyền đi độ trênh lệch giữa các mẫu cạnh nhau của tín hiệu tiếng nói:
Hình 2.13. Sơ đồ mã hóa và giải mã DPCM
Tín hiệu tiếng nói tương tự vào qua bộ lọc thông thấp, hạn chế băng tần của tín hiệu vào(thường là một nửa tần số lấy mẫu), máy phát lượng tử và mã hoá lượng tử trênh lệch giữa xung lấy mẫu tương tự xn và tín hiệu dự đoán xn lấy từ đầu ra bộ dự đoán x`n . Giá trị dự đoán của mẫu tiếp theo có được nhờ ngoại suy từ p giá trị mẫu cho trước:
Đây chính là giá trị dùng để lƣợng tử hoá và truyền đi, ở phía thu sẽ tiến hành hồi phục lại tín hiệu sai số này và tích phân lại công với tín hiệu đã hồi phục trước đó, tuy nhiên để giảm lỗi cộng lại của nhiều lần ta dùng phia thu một bộ dự đoán giống với phía phát. Việc sử dụng vòng phản hồi giúp cho bộ lƣợng tử hạn chế độ trênh lệch giữa sai số en và si số đƣợc lƣợng tử e`n (en`- en). Nếu giá trị này càng nhỏ thì chất lượng tiếng nói càng tốt, theo các tính toán thì phương pháp này có độ rộng băng tần đi một nửa.
2.7.2. Phương pháp DM ( điều chế delta)
Điều chế DM là một loại điều chế DPCM trong đó mỗi từ mã chỉ có một bít nhị phân, có ưu điểm mạch điện dễ dàng chế tạo(hình dưới).
Tín hiệu thoại sau khi đƣợc lọc băng tần ((0,3-3,4)Khz) đƣợc rời rạc hoá tạo thành tín hiệu PAM xn, so sánh tín hiệu này với tín hiệu dự đoán x`n, độ lệch giữa hai giá trị này (en) đƣợc lƣợng tử thành một trong hai giá trị -Δ, hoặc +Δ. Phía ra bộ lƣợng tử hoạ sẽ truyền đi một bit nhị phân cho mỗi xung lấy mẫu. Tại phía thu các giá trị ±Δ đƣợc cộng với các giá trị dự đoán tức thời phía ra bộ giải mã khôi phục lại tiếng nói ban đầu. Tốc độ bit của điều chế delta bằng tốc độ của tần số lấy mẫu, tức là 8 kbps.
Phương pháp này như đã nói là khá đơn giản, đạt được tốc độ mã hoá rất thấp, nó là phương pháp duy nhất của phương pháp mã hoá dạng sóng có thể so sánh về tốc độ với phương pháp tham số nguồn về tốc độ, song chất lƣợng tín hiệu mã hoá không cao, không đảm bảo đƣợc phạm vi động của hệ thống PCM.
Hình 2.14. Sơ đồ mã hóa và giải mã AD 2.7.3. Phương pháp mã hoá ADPCM
Đây là phương pháp mã hoá khá quan trọng, tập hợp được những ưu điểm của các phương pháp trên và đã được ITU-T tiêu chuẩn hoá trong khuyến nghị G721, và đã có nhiều ứng dụng trong thực tế nhƣ hệ thống di động CT2 của Hàn Quốc, DECT của Mỹ. Vì vậy ta sẽ nghiên cứu sâu phương pháp. Các tốcđộ được tiêu chuẩn là 40,32, 24, 26 kbps. Phương pháp này dựa trên tính chất thay đổi chậm của phương sai và hàm tự tương quan, với phương pháp PCM ta dùng bộ lượng tử đều có công suất tạp âm là Δ2/12, phương pháp ADPCM và các phương pháp dự đoán tuyến tính nói chung là thay đổi Δ hay còn gọi là phương pháp dùng bộ lƣợng tử hoá tự thích nghi. Các thuật toán đƣợc phát triển cho hệ thống điều xung mã vi sai khi khi mã hoá tín hiệu tiếng nói bằng cách sử dụng bộ lƣợng tử hoá và bộ dự đoán thích nghi, co thông số thay đổi theo chu kỳ để phản ánh tính thông kê của tín hiệu tiếng nói.