HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG II
_______________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGHÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NIÊN KHOÁ: 2008-2013
Đề tài:
NGHIÊN CỨU KĨ THUẬT MÃ HOÁ TIẾNG
NÓI TRONG DI ĐỘNG
Mã số đề tài: 12 408160072
NỘI DUNG:
- CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG DI ĐỘNG
- CHƢƠNG 2: QUÁ TRÌNH TẠO TIẾNG NÓI
- CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP CƠ SỞ MÃ HOÁ TIẾNG NÓI
- CHƢƠNG 4: MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TIẾNG NÓI TRONG HỆ THỐNG GSM
- CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Hoà
MSSV: 408160072
Lớp: Đ08VTA2
Giáo viên hƣớng dẫn: Phạm Thanh Đàm
MỤC LỤC
LờI Mở ĐầU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG DI ĐỘNG . 2
1.1 Số hoá và mã hoá tiếng nói .................................................................................... 2
1.2 Mã hoá kênh .......................................................................................................... 3
1.3 Tổ chức cụm .......................................................................................................... 4
1.4 Ghép xen ................................................................................................................ 5
1.5 Mật mã hoá ............................................................................................................ 6
1.6 Điều chế ................................................................................................................. 7
CHƢƠNG 2: QUÁ TRÌNH TẠO TIẾNG NÓI........................................................... 9
2.1 Chuỗi thoại ............................................................................................................ 9
2.2 Phát âm ................................................................................................................ 10
2.2.1 Kích thích ..................................................................................................... 11
2.2.2 Vocal tract .................................................................................................... 12
2.2.3 Âm vị ............................................................................................................ 13
2.2.3.1 Nguyên âm ............................................................................................. 13
2.2.3.2 Phụ âm xát ............................................................................................. 15
2.2.3.3 Phụ âm dừng .......................................................................................... 17
2.2.3.4 Phụ âm mũi ............................................................................................ 18
2.3 Dạng bộ lọc nguồn ............................................................................................... 18
2.3.1 Vocal tract .................................................................................................... 18
2.3.2 Kích thích ..................................................................................................... 18
2.3.3 Dạng bộ lọc nguồn tổng quát ........................................................................ 19
CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP CƠ SỞ MÃ HOÁ TIẾNG NÓI..................... 20
3.1 Các phƣơng pháp cơ sở mã hoá tiếng nói ............................................................ 20
3.1.1 Phƣơng pháp mã hoá tiếng nói dạng sóng .................................................... 21
3.1.1.1 PCM (Pulse Code Modulation) ............................................................ 21
3.1.1.2 DM (Delta Modulation) ......................................................................... 22
3.1.1.3 DPCM (Differential PCM) .................................................................... 22
3.1.1.4 ADPCM (Adaptive Differential PCM)-G.726 ...................................... 23
3.1.2 Phƣơng pháp mã hóa tiếng nói kiu Vocoder ............................................... 23
3.1.3 Phƣơng pháp mã hóa lai (Hybrid) ................................................................ 24
3.1.3.1 Mã hoá phân tích AbS ........................................................................... 25
a, Dự đoán ngắn hạn STP (Short Term Predictor) ................................................... 26
b, Dự đoán dài hạn LTP (Long Term Predictor)...................................................... 32
3.2. ng dụng các phƣơng pháp cơ sở mã hóa âm thanh trong truyền thông. .......... 33
3.2.1 . Các yêu câu đôi vơi một bộ mã hóa âm thoa
i ............................................ 33
3.2.2. Các tham sô liên quan đên chât luơng thoa
i ................................................ 34
3.2.3. Các phuong pháp đánh giá chât luơng thoa
i co ban ................................... 34
3.2.3.1. Phƣơng pháp đánh giá ch quan (MOS) .............................................. 35
3.2.3.2. Các phuong pháp đánh giá khách quan ................................................ 35
CHƢƠNG 4: MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TIẾNG NÓI TRONG HỆ THỐNG GSM .. 36
4.1 Các bộ mã hoá tiếng nói dự tuyn cho hệ thống GSM ........................................ 36
4.1.1 SBC- APCM ................................................................................................. 36
4.1.2 SBC-ADPCM ............................................................................................... 36
4.1.3 MPE-LTP ..................................................................................................... 36
4.1.4 RPE-LTP ...................................................................................................... 36
4.2 Bộ mã hoá tiếng nói RPE-LTP ............................................................................ 37
4.2.1 Tiền xử lý...................................................................................................... 37
4.2.2 Lọc phân tích STP ........................................................................................ 39
4.2.3 Lọc phân tích LTP ........................................................................................ 41
4.2.4 Tính toán RPE .............................................................................................. 43
4.3Bộ giải mã tiếng nói RPE-LTP ............................................................................. 45
4.3.1Giải mã RPE .................................................................................................. 46
4.3.2Lọc tổng hợp LTP .......................................................................................... 46
4.3.3Lọc tổng hợp STP .......................................................................................... 47
4.3.4Hậu xử lý ....................................................................................................... 47
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG ............................................................ 50
KếT LUậN ...................................................................................................................... 52
TÀI LIệU THAM KHảO ................................................................................................. 53
CHữ VIếT TắT ............................................................................................................... 54
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1 Quá trình biến đổi tín hiệu trong GSM ............................................................. 2
Hình 1.2 Biến đổi A/D ..................................................................................................... 3
Hình 1.3 Mã hoá thoại ..................................................................................................... 3
Hình 1.4 Mã hoá kênh ..................................................................................................... 4
Hình 1.5 Ghép xen tín hiệu tiếng nói............................................................................... 6
Hình 2.1 Quá trình tạo thoại ............................................................................................ 9
Hình 2.2 Phát âm ca vocal tract ................................................................................... 10
Hình 2.3 Dạng sóng tiếng nói ca đoạn thoại (âm hữu thanh) ngắn ............................. 11
Hình 2.4 Log cƣờng độ phổ ca một đoạn thoại (âm hữu thanh) ngắn ......................... 12
Hình 2.5(a) Dạng sóng thời gian ca /I/ trong từ “bit” .................................................. 14
Hình 2.5(b) Log cƣờng độ phổ ca /I/ trong từ “bit” .................................................... 14
Hình 2.6(a) Dạng sóng thời gian ca /U/ trong từ “foot” .............................................. 15
Hình 2.6(b) Log cƣờng độ phổ ca /U/ trong từ “foot” ................................................. 15
Hình 2.7(a) Dạng sóng thời gian ca /sh/ trong âm bắt đầu từ “shop” .......................... 16
Hình 2.7(b) Log cƣờng độ phổ ca /sh/ trong âm bắt đầu từ “shop” ............................ 16
Hình 2.8 Dạng sóng thời gian ca /t/ khi phát âm từ “tap” ........................................... 17
Hình 2.9 Dạng bộ lọc nguồn tổng quát .......................................................................... 19
Hình 3.1 Mô hình chung bộ mã hoá phân tích bằng tổng hợp AbS .............................. 25
Hình 3.2 Đồ thị hàm mật độ xác suất ca 8 hệ số LAR đầu tiên................................... 30
Hình 3.3 Mối quan hệ giữa khung, khung con và cửa sổ Hamming ............................. 31
Hình 4.1 Bộ mã hoá RPE-LTP ...................................................................................... 38
Hình 4.2 Bộ lọc phân tích ngắn hạn .............................................................................. 41
Hình 4.3 Đáp ứng xung (trái) và đáp ứng tần số (phải) ca bộ lọc trọng số ................. 44
Hình 4.4 Vị trí các mẫu trong 4 chuỗi con .................................................................... 44
Hình 4.5 Bộ giải mã RPE-LTP ...................................................................................... 46
Hình 5.1 Giao diện chƣơng trình mô phỏng .................................................................. 50
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1 Độ co thắt và vị trí lƣỡi ca các nguyên âm trong tiếng Anh ........................ 13
Bảng 2.2 Vị trí co thắt và phụ âm xát trong tiếng Anh.................................................. 17
Bảng 2.3 Vị trí co thắt và phụ âm dừng trong tiếng Anh .............................................. 17
Bảng 2.4 Vị trí co thắt đối với phụ âm mũi trong tiếng Anh ......................................... 18
Bảng 4.1 ......................................................................................................................... 37
Bảng 4.2 Lƣợng tử các hệ số LARc(i) ........................................................................... 40
Bảng 4.3 Nội suy các tham số LAR (J=khối hiện tại) ................................................... 40
Bảng 4.4 Bảng lƣợng tử cho tham số khuếch đại LTP .................................................. 42
Bảng 4.5 Vị trí bit các tham số ngõ ra ca bộ mã hoá tiếng nói RPE-LTP trong khung
thoại 20ms ............................................................................................................. 48