Tham khảo tài liệu 'tài liệu tham khảo đa truyền thông phần 4', công nghệ thông tin, đồ họa - thiết kế - flash phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: tài liệu tham khảo đa truyền thông phần 4
- MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
MÃ QUAN
• C u trúc d ng cây ñơn phân gi i
H020(ejω) ↓2
x(n)
H01(ejω) ↓2
H120(ejω) ↓2
H021(ejω) ↓2
H11(ejω) ↓2
H121(ejω) ↓2
MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
QUAN
• C u trúc d ng cây ña phân gi i
– C u trúc này cho ta lư ng bit ngõ ra t i ưu và phù thu c
vào s phân b ph c a tín hi u.
H020(ejω) ↓2
x(n)
H01(ejω) ↓2
H120(ejω) ↓2
H11(ejω) ↓2
- MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
MÃ QUAN
• Các phương pháp mã hoá chuy n ñ i
– FFT (Fast Fourier Transform)
– DFT (Discrete Fourier Transform)
– DCT (Discrete Cosine Transform)
– MDCT (Modified DCT)
– Wavelets.
MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
QUAN
• DCT (Discrete Cosine Transform)
DCT là phép bi n ñ i tr c giao, m t thu t toán hi u qu , cho các ñ c tính nén
m nh và gi m ñ tương quan.
π (2n + 1)k
N −1
X (k ) = ∑ ∆(n) x(n) cos
Chuy n ñ i DCT thu n: k = 0,..N − 1
,
2N
n =0
1
, n = 0;
N
∆ ( n) =
2 ,0 < n ≤ N − 1
N
Chuy n ñ i DCT ngư c
π (2n + 1)k
N −1
x(n) = ∑ ∆(n) X (k ) cos n = 0,.., N − 1
,
2N
k =0
1
, n = 0;
N
∆ ( n) =
2 ,0 < n ≤ N − 1
N
- MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
MÃ QUAN
• MDCT (Modified DCT): DCT ñư c hi u ch nh.
MDCT là phép bi n ñ i tr c giao tuy n tính ñư c hi u ch nh t DCT.
MDCT thu n:
π
N −1
N N
X (k ) = ∑ p (n) x(n)cos (2n + 1 + )(2k + 1) ; n = 0,.., N − 1; k = 0,.., − 1.
2N 2 2
n =0
Và chuy n ñ i MDCT ngư c (IMDCT):
N
−1
π
4 2
N N
∑ p(n) X (k ) cos 2 N (2n + 1 + 2 )(2k + 1),
x ( n) = n = 0,.., N − 1; k = 0,.., − 1.
2
N k =0
πx
V i p(x) là hàm c a s sin ñư c xác ñ nh: p ( x) = sin( )
N
• Wavelets
Wavelets có th ñư c xem như m t b phân tích băng con, v i cây không cân
b ng, nghĩa là các t n s ñư c chia m t cách không ñ ng nh t. V y, băng l c
tương ñ ng v i d i t i h n.
MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
QUAN
• DWT (Discrete Wavelet Transform)
M r ng và d ch chuy n “hàm m ” h(t) b ng cách ñ nh nghĩa m t cơ s tr c
giao, wavelet cơ s :
( )
hn.m (t ) = 2− m / 2 h 2− m t − n
Trong ñó: n là t l , m là ñ d i và t là th i gian.
H s t l n ch th ñ r ng c a các wavelet và h s v trí m xác ñ nh v
trí c a nó. V i hàm m h(t), ta ñư c m t t p hàm wavelet tr c giao cơ s .
Tr c giao:
f(t), g(t) là hai vector thu c không gian L2(a,b). t∈[a,b].
Hai vector g i là tr c giao khi tích vô hư ng c a chúng b ng 0.
b
< f (t ), g (t ) >= ∫ f (t ) g * (t ) dt = 0
a
- MÃ HOÁ AUDIO C M QUAN
MÃ QUAN
• Cơ s tr c giao:
T p các vector {vk}={v1,v2, …,vn} ñư c g i là cơ s tr c giao n u chúng tr c
giao t ng ñôi m t và có ñ dài b ng 1.
b
=δmn. Hay:
∫ h (t ) h * (t ) dt = δ kl .
k l
a
1, k = l
•Hàm delta:
δ kl =
0, k ≠ l
Chuy n ñ i Wavelet:
X ω (n, m) = cn ,m = ∑ x(t )hn ,m
*
Chuy n ñ i wavelet ngư c:
+∞ +∞
x(t ) = ∑∑ cn.m hn ,m (t )
−∞ −∞
PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
• H th ng thính giác c a con ngư i
– ðư c chú tr ng khai thác trong mã hoá audio c m quan.
– Con ngư i có th nghe trong d i 20Hz ñ n 20kHz v i kh năng nghe không
ñ ng nh t v i các t n s trong d i này. Vi c c m nh n còn ph thu c vào m c
áp l c và tuỳ thu c vào t ng ngư i.
– D i 20Hz÷20kHz ñư c chia thành các d i con không ñ ng nh t và không tuy n
tính. C m nh n t t trong kho ng 2kHz ñ n 4kHz và ngư ng nghe ñ n ngư ng
ñau kho ng 96dB.
– Ph thu c vào môi trư ng nghe, v i môi trư ng nhi u l n thì h n ch kh năng
nghe và kh năng phân bi t các âm thanh khác nhau.
– V y, phân tích tâm lý nghe là xét các v n ñ :
• ð nh y c a tai, kh năng ñáp ng c a các cư ng ñ khác nhau.
• ðáp ng c a tai v i các t n s khác nhau.
• Nghe m t âm khi có m t m t âm khác.
- PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
PHÂN
• Ngư ng nghe tuy t ñ i ATH (Absolute Theshold of
Hearing)
– Thí nghi m:ð t m t ngư i trong phòng kín, im l ng, phát âm ki m tra (test
tone) v i t n s xác ñ nh (1kHz), tăng m c âm thanh cho ñ n khi có th nghe
ñư c, ghi l i các giá tr và l p l i v i t n s khác.
– V ñ th , ta ñư c ngư ng nghe tuy t ñ i. Th v i ngư i khác, ghi k t qu .
PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
• D i t i h n (critical bankwidth)
– Fletcher ti n hành các th nghi m và cho th y vi c nghe c a con ngư i gi ng
như s d ng các b l c tâm sinh lý có ñ r ng g n b ng m t giá tr t i h n và
Flecher g i ñ r ng c a b l c t i h n là d i t i h n.
– D i t i h n bi u di n công su t xác ñ nh c a tai cho cho các t n s hay d i t n
s liên t c.
– Các thí nghi m cho th y r ng:
• V i các t n s che nh hơn 500Hz thì d i t i h n không ñ i v i ñ r ng kho ng
100Hz.
• V i các t n s che l n hơn 500Hz thì d i t i h n có ñ r ng tăng tương ñ i tuy n
tính theo t n s .
– V y, thang t n s không tuy n tính thang bark (Barkhausen)
- PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
PHÂN
• D i t i h n (critical bankwidth)
– Flecher chia băng thông âm thanh thành 25 d i t i h n.
Di T n s th p Ts trung tâm T n s cao Băng thông
1 - 50 100 -
2 100 150 200 100
.. .. .. .. ..
4 300 350 400 100
5 400 450 510 110
6 510 570 630 120
7 630 700 770 140
… … … … …
25 15500 18775 22050 6550
PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
• D i t i h n (critical bankwidth)
– Bark là ñơn v ñ bi u di n m t d i t i h n, 1 bark=1 ñ r ng d i t i h n.
– Công th c chuy n ñ i: f
f < 500
,
100
1bark =
f
9 + 4 log 2 ( f ≥ 500
),
1000
– Công th c khác: 1bark=13arctg(0.76f)+3.5arctg(f/7500) [bark]
– Công th c khác n a: 1bark=13arctg(0.76f)+3.5arctg(f2/65.25) [bark]
- PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
PHÂN
• K thu t che (masking)
Con ngư i khi nghe m t âm v i s có m t c a m t âm khác s c m nh n y u ñi khi âm này
có t n s g n v i âm c n nghe ho c biên ñ l n.
– Che t n s (frequency masking)
Thí nghi m: ð t m t ngư i trong phòng kín, phát ra m t âm che (masking tone) v i t n s
xác ñ nh (1kHz) m t m c nào ñó (60dB), sau ñó, phát âm ki m tra (test tone) (1,1kHz) , tăng
m c ñ n khi có th nghe ñư c. Thay ñ i âm ki m tra, v ngư ng nghe, l p l i v i âm che khác.
PHÂN TÍCH TÂM LÝ ÂM H C
– Che th i gian (temporal masking)
Thí nghi m:
Phát m t âm che t n s 1kHz, biên ñ 55dB, thêm m t âm ki m tra 1,1kHz, biên ñ 20dB
trư c và sau âm che. Âm ki m tra không th nghe ñư c (nó ñang b che).
L p l i các m c khác c a âm ki m tra và v .
V i thí nghi m trên, ta th y âm 1,1kHz v i 20dB b che trư c kho ng 15ms và che sau
kho ng 50ms.
- K THU T NÉN AUDIO
THU
• Cơ s
Âm thanh trung th c và ch t lư ng d ch v tho mãn thì t c ñ dòng d li u ph i
l n.
Ví d : H th ng âm thanh ña kênh mã hoá 16 bits, t n s l y m u 48kHz (6 kênh)
s có t c ñ : 48x16x6=4.5Mbps.
T c ñ cao Khó khăn lưu tr , truy n d n và giá thành thi t b . Nén.
• Nén không t n hao
Khôi ph c ñúng thông tin ban ñ u sau khi gi i nén.
Cơ s : Lo i b dư th a th ng kê, các thông tin xu t hi n trong tín hi u mà có th
d báo trư c.
T s nén th p, kho ng 2:1, ph thu c vào ñ ph c t p c a tín hi u ngu n.
Thư ng s d ng k thu t mã hoá d ñoán trong mi n th i gian.
K THU T NÉN AUDIO
THU
– Thu t toán vi sai:
Tín hi u âm thanh có ñ c tính l p ñi l p l i nên xu t hi n s dư th a s li u.
Thông tin l p s ñư c lo i b trong quá trình mã hoá và ñư c ñưa vào l i trong quá
trình gi i mã s d ng k thu t DPCM.
Các tín hi u audio ñ u tiên ñư c phân tích thành t p h p các d i băng con bao
g m m t s lư ng âm thanh r i r c, sau ñó, DPCM ñư c s d ng ñ d báo các tín
hi u l p l i theo chu kỳ. N u s d ng ADPCM còn cho k t qu t t hơn.
– Mã hoá Entropy:
T n d ng ñ dư th a trong cách miêu t các h s băng con ñã lư ng t hoá nh m
c i thi n tính hi u qu c a quá trình mã hoá. Các h s lư ng t ñư c g i ñi theo s
tăng d n c a t n s .
K t qu nh n ñư c là b ng mã t i ưu th ng kê các giá tr mi n t n s th p và cao.
S d ng mã hoá Hufman, Lempel-Zip ñ nén.
- K THU T NÉN AUDIO
THU
• Nén t n hao
H th ng thính giác c a con ngư i không th phân bi t các thành ph n ph có biên
ñ nh gi a các thành ph n ph có biên ñ l n.
H s nén l n, kho ng 20:1 ph thu c vào quá trình nén và gi i nén và ch t lư ng
audio yêu c u.
– Các k thu t ñư c s d ng:
- K thu t che (masking) ñ i v i các thành ph n tín hi u trong mi n th i gian và
t ns .
- Che m c t p âm lư ng t cho t ng âm ñ c a tín hi u âm thanh b ng cách ch
ñ nh s bit v a ñ ñ ch c ch n r ng m c nhi u lư ng t luôn n m dư i m c giá tr
c n che.
- Mã hoá ghép: Khai thác ñ dư th a trong h th ng audio ña kênh v i các thành
ph n s li u trong các kênh gi ng nhau. Mã hoá m t ph n s li u chung trên m t kênh
và ch ñ nh cho b gi i mã l p l i tín hi u ñó trên các kênh còn l i.
MPEG-1
• Gi i thi u MPEG-1
Mono và Stereo
32, 44.1, 48kHz
L pI L p II L p III
ðư c phát tri n trên cơ s ph i h p chu n ISO/IEC 11172.
S d ng t n s l y m u c a CD-DA, v i fs=32;44.1;48kHz, mã hoá 16bits/m u tín
hi u.
T c ñ bít: 32 - 768 kbps/channel.
Các ki u: Mono, dual-mono, dual-stereo, joint-stereo.
Xác ñ nh các tham s khác nhau v t c ñ , dòng s sau khi nén, s m u trong
header cho m t kênh, c u trúc th i gian khung, phương pháp mã hoá d ñoán và các
ch ñ làm vi c.
- MPEG-1
MPEG
• ð c tính
L pI L p II L p III
Dùng cho thi t b dân d ng Dùng cho thi t b chuyên Dùng cho thi t b chuyên
d ng, ña môi trư ng d ng, ña môi trư ng
T c ñ dòng s li u t 32- T c ñ dòng s li u t 32- T c ñ dòng s li u t 32-
448kbps 384kbps 320kbps
384m u/khung/kênh 1152m u/khung/kênh 1152m u/khung/kênh
32 băng con ñ u nhau, m i 32 băng con ñ u nhau, m i 32 băng con t i h nthành
băng con g m block 12 m u băng con g m block 36 m u 18 MDCT
Chu kỳ m t khung 8ms cho Chu kỳ m t khung 24ms Chu kỳ m t khung 24ms
kênh có fs=48kHz cho kênh có fs=48kHz cho kênh có fs=48kHz
H s t l 6 bits/băng, phân H s t l 6 bits/băng, H s t l 6 bits/băng,
ph i bit theo phương th c ng phân ph i bit theo phương phân ph i bit theo phương
trư c. th c ng trư c. th c ng trư c.
MPEG-1
12 m u 12 m u 12 m u
L c băng con 0
Các m u 12 m u 12 m u 12 m u
Audio L c băng con 1
ngõ vào 12 m u 12 m u 12 m u
L c băng con 2
… 12 m u 12 m u 12 m u
L c băng con 31
• Khung
Khung l p I : 12x32 =384. Khung l p II
l pI và l p III
• Khung l p II, III: 12x32x3=1152.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
