Bài giảng Truyền thông đa phương tiện: Chương 2 - ThS. Trần Bá Nhiệm

Chia sẻ: Kiếp Này Bình Yên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2 giới thiệu về kỹ thuật audio và video. Chương này giúp người học nắm bắt những kiên thức tổng quan về kỹ thuật âm thanh và hình ảnh trong môi trường đa phương tiện. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Truyền thông đa phương tiện: Chương 2 - ThS. Trần Bá Nhiệm

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT AUDIO & VIDEO
Nội dung • Tổng quan • Kỹ thuật audio • Kỹ thuật video Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 2
Tổng quan • Âm thanh – Dạng lan truyền của sóng trong không gian – Sóng âm khi đến tai người nghe, đập vào màng nhĩ, làm cho người đó cảm nhận được sự rung động này – Con người có khả năng phân biệt với các âm thanh khác dựa vào một số đặc tính như tần số, nhịp điệu, mức áp lực, … • Mục đích của các hệ thống audio: xử lý, tạo hiệu ứng, nén tín hiệu thu nhận từ nguồn • Audio số: chuỗi các giá trị số được biểu diễn bằng mức âm thanh theo thời gian Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 3
Ứng dụng • Các hệ thống thông tin không dây – Truyền hình độ phân giải cao (High-Density TV) – Âm thanh quảng bá số (Digital Broadcast Audio DBA) – Vệ tinh quảng bá trực tiế (Digital Broadcast Satelite DBS) • Các môi trường mạng – Âm thanh theo yêu cầu (chuyển mạch gói, Internet) – Truyền hình cáp (CATV) Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 4
Ứng dụng • Các ứng dụng đa môi trường – CD-R – Đĩa đa năng số (DVD) • Cinema – Dolby AC-3 (5 kênh, 384kbps) – APT-x100 • Lưu trữ khối – Minidisc – DCC Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 5
Audio số • Hệ thống audio tương tự và số – Hệ thống audio tương tự gặp phải một số vấn đề khi xử lý tín hiệu như khả năng của linh kiện (về mặt tần số), lưu trữ, phức tạp,… từ đó dẫn đến méo phi tuyến cao, SNR (Signal Noise Ratio) bé – Hệ thống audio số có nhiều ưu điểm trong thu nhận, hiệu chỉnh, xử lý và phát lại. Các kỹ thuật nhận dạng và tổng hợp phát triển nhanh chóng, tương thích máy tính và con người Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 6
Audio số • Ưu điểm của audio số: – Độ méo tín hiệu nhỏ (0,01%) – Dải động âm thanh lớn gần mức tự nhiên (>90dB) – Dải tần rộng hơn (20Hz đến 20kHz) – Đáp tuyến tần số bằng phẳng – Cho phép ghi âm nhiều lần mà không giảm chất lượng – Lưu trữ, xử lý thuận tiện, dễ dàng – Tăng dung lượng kênh truyền – Khả năng xử lý bằng hệ phi tuyến Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 7
Quá trình thu nhận audio số Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 8
Rời rạc hóa • Các hệ thống liên tục có nhiều nhược điểm như cồng kềnh, không hiệu quả và chi phí cao. • Các hệ thống truyền tin rời rạc có nhiều ưu điểm hơn, khắc phục được những nhược điểm trên của các hệ thống liên tục và đặc biệt đang ngày càng được phát triển và hoàn thiện dần những sức mạnh và ưu điểm của nó. • Rời rạc hoá thường bao gồm hai loại: Rời rạc hoá theo trục thời gian, còn được gọi là lấy mẫu (sampling) và rời rạc hoá theo biên độ, còn được gọi là lượng tử hoá (quantize). Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 9
Lấy mẫu và lượng tử hóa • Lấy mẫu và giữ mức: là quá trình rời rạc hóa tín hiệu về mặt thời gian và giữ cho biên độ trong khoảng thời gian lấy mẫu không đổi • Lượng tử hóa: là quá trình rời rạc tín hiệu về mặt biên độ. Tại mỗi mẫu, biên độ được chia thành các mức gọi là các mức lượng tử Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 10
Rời rạc hóa • Lấy mẫu (Sampling) – Lấy mẫu một hàm là trích ra từ hàm ban đầu các mẫu được lấy tại những thời điểm xác định. – Vấn đề là làm thế nào để sự thay thế hàm ban đầu bằng các mẫu này là một sự thay thế tương đương, điều này đã được giải quyết bằng định lý lấy mẫu nổi tiếng của Shannon. Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 11
Rời rạc hóa (tt) • Định lý lấy mẫu của Shannon – Một hàm s(t) có phổ hữu hạn, không có thành phần tần số lớn hơn max (= 2fmax) có thể được thay thế bằng các mẫu của nó được lấy tại những thời điểm cách nhau một khoảng t  /max, hay nói cách khác tần số lấy mẫu F  2fmax Chứng minh: s(t) smax t  /max  t  1 / (2fmax)  1/ t  2 fmax smin  f ≥ 2 fmax t  hay F  2fmax Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 12
Kỹ thuật truyền tín hiệu • Tốc độ bit (Bit rate): D = 1/Tb bit/s trong đó Tb là thời gian truyền 1 bit • Tốc độ điều chế (Modulation rate): số lượng tín hiệu truyền trong mỗi giây R = 1/Ts symbol/s hoặc baud/s trong đó Ts là thời gian truyền 1 tín hiệu Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 13
Kỹ thuật truyền tín hiệu • Định luật Shannon cho biết khả năng của kênh truyền băng lọc thông thấp có ảnh hưởng của nhiễu trắng Gaussian: C = B log2(1 + SNR) bit/s trong đó B là băng thông (Hz), S: năng lượng của tín hiệu – signal (W), N: năng lượng của nhiễu - thermal noise (W), SNR là tỷ số tín hiệu/nhiễu, C: giới hạn trên của tốc độ truyền bit Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 14
Kỹ thuật truyền tín hiệu • Công thức liên hệ giữa tốc độ điều chế và tốc độ bit là: D=Rxn • Định lý Nyquist cho biết giới hạn trên của tốc độ điều chế kênh có băng lọc thông thấp: R  2B trong đó B là băng thông của kênh Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 15
Rời rạc hóa (tt) • Lượng tử hoá (Quantize) – Biên độ của các tín hiệu thường là một miền liên tục (smin, smax). Lượng tử hoá là phân chia miền này thành một số mức nhất định, chẳng hạn là smin = s0, s1, ..., sn = smax và qui các giá trị biên độ không trùng với các mức này về mức gần với nó nhất. – Việc lượng tử hoá sẽ biến đổi hàm s(t) ban đầu thành một hàm s’(t) có dạng hình bậc thang. Sự khác nhau giữa s(t) và s’(t) được gọi là sai số lượng tử. Sai số lượng tử càng nhỏ thì s’(t) biểu diễn càng chính xác s(t). Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 16
Rời rạc hóa (tt) s(t) smax smin t Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 17
Dither • Nguyên nhân: lượng tử hóa  méo tín hiệu. Tín hiệu có biên độ càng nhỏ thì méo lượng tử càng cao • Khắc phục: cộng âm thanh trước khi lấy mẫu với một tạp âm tương tự  ngẫu nhiên hóa các ảnh hưởng để phân phối đều méo lượng tử thành các lỗi ngẫu nhiên chứ không tập trung nhiều vào phần có biên độ thấp Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 18
Dither • Định nghĩa: dither là một nhiễu được cộng vào tín hiệu âm thanh • Mục đích: loại bỏ méo lượng tử • Cơ sở: dither làm cho tín hiệu âm thanh bị biến đổi giữa các mức lượng tử gần nhau, điều này làm giảm độ tương quan của lượng tử hóa tín hiệu, loại các ảnh hưởng của lỗi và mã hóa các biên độ tín hiệu thấp hơn một mức lượng tử • Nhược điểm: cộng nhiễu vào tín hiệu Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 19
Dither Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 20