Bài giảng Truyền thông đa phương tiện: Chương 2 - ThS. Trần Bá Nhiệm - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (763.57 KB, 20 trang )

Nội dung

• Tổng quan

• Kỹ thuật audio

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Tổng quan

• Âm thanh

– Dạng lan truyền của sóng trong khơng 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Ứng dụng

• Các hệ thống thơng tin khơng 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 mơi trường mạng

– Âm thanh theo u cầu (chuyển mạch gói, Internet)

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Ứng dụng

• Các ứng dụng đa mơi trường

– CD-R

– Đĩa đa năng số (DVD)

• Cinema

– Dolby AC-3 (5 kênh, 384kbps)

– APT-x100

• Lưu trữ khối

– Minidisc

– DCC

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

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

– <sub>Cho phép ghi âm nhiều lần mà không giảm chất lượng</sub>

– Lưu trữ, xử lý thuận tiện, dễ dàng

– Tăng dung lượng kênh truyền

– Khả năng xử lý bằng hệ phi tuyến

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8></div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

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 <i>lấy </i>
<i>mẫu</i> (sampling) và rời rạc hố theo biên độ,
cịn được gọi là <i>lượng tử hoá </i>(quantize).

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Lấy mẫu và lượng tử hóa

• Lấy mẫu và giữ mức: là q trình rời rạc hóa
tín hiệu về mặt thời gian và giữ cho biên độ
trong khoảng thời gian lấy mẫu khơng đổi

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

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.

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

Rời rạc hóa (tt)

• Định lý lấy mẫu của Shannon

– Một hàm <i>s</i>(<i>t</i>) có phổ hữu hạn, khơng có thành
phần tần số lớn hơn <i><sub>max</sub></i> (= 2<i>f</i><sub>max</sub>) có thể được
thay thế bằng các mẫu của nó được lấy tại những
thời điểm cách nhau một khoảng <i>t</i>  /<i><sub>max</sub></i>, hay
nói cách khác tần số lấy mẫu <i>F</i>  2<i>f<sub>max</sub></i>

<i>s</i>(<i>t</i>)

<b>Chứng minh:</b>

<i>t</i>  /<i><sub>max</sub></i>

 <i>t</i>  1 / (2<i>f<sub>max</sub></i>)

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

Kỹ thuật truyền tín hiệu

• Tốc độ bit (Bit rate):

D = 1/T<sub>b</sub> bit/s

trong đó T<sub>b</sub> là thời gian truyền 1 bit

• Tốc độ điều chế (Modulation rate): số lượng
tín hiệu truyền trong mỗi giây

R = 1/T<sub>s</sub> symbol/s hoặc baud/s

trong đó T<sub>s</sub> là thời gian truyền 1 tín hiệu

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Kỹ thuật truyền tín hiệu

• Định luật Shannon cho biết khả năng của kênh
truyền băng lọc thơng thấp có ảnh hưởng của
nhiễu trắng Gaussian:

C = B log<sub>2</sub>(1 + SNR) bit/s

trong đó B là băng thơng (Hz), S: năng lượng của
tín hiệu – signal (W), N: năng lượng của nhiễu

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

Kỹ thuật truyền tín hiệu

• Cơng thức liên hệ giữa tốc độ điều chế và tốc
độ bit là:

D = R x n

• Định lý Nyquist cho biết giới hạn trên của tốc
độ điều chế kênh có băng lọc thơng thấp:

R  2B

trong đó B là băng thơng của kênh

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

Rời rạc hóa (tt)

• Lượng tử hố (Quantize)

– Biên độ của các tín hiệu thường là một miền liên
tục (<i>s<sub>min</sub></i>, <i>s<sub>max</sub></i>). Lượng tử hoá là phân chia miền

này thành một số mức nhất định, chẳng hạn là <i>s<sub>min</sub></i>

= <i>s</i><sub>0</sub>, <i>s</i><sub>1</sub>, ..., <i>s<sub>n</sub></i> = <i>s<sub>max</sub></i> và qui các giá trị biên độ không
trùng với các mức này về mức gần với nó nhất.

– Việc lượng tử hố sẽ biến đổi hàm <i>s</i>(<i>t</i>) ban đầu
thành một hàm <i>s</i>’(<i>t</i>) có dạng hình bậc thang. Sự
khác nhau giữa <i>s</i>(<i>t</i>) và <i>s</i>’(<i>t</i>) được gọi là sai số

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

Rời rạc hóa (tt)

<i>s</i>(<i>t</i>)

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

Dither

• Ngun nhân: lượng tử hóa  méo tín hiệu.
Tín hiệu có biên độ càng nhỏ thì méo lượng tử
càng cao

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20></div>