BÀI TẬP MÔN HỌC MULTIMEDIA ĐỀ TÀI DIFFERENTIAL CODING

BÀI TẬP MÔN HỌC MULTIMEDIA ĐỀ TÀI DIFFERENTIAL CODING

BÀI TẬP MÔN HỌC

MULTIMEDIA

ĐỀ TÀI:DIFFERENTIAL

CODING

GVHD: PHẠM VĂN TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG

Multimedia là gì?

Multimedial là phương tiện truyền tải thông tin

DIFFERENTIAL CODING (mã hóa sai lệch)

Mã hóa sai lệch dựa trên các mẫu liền kề,có độ tương quan khá cao

Mã hóa sai lệch truyền những bít sai lệch nhằm giảm được một số bít tín hiệu không cần thiết

• A differential PCM coder (DPCM) quantizes and encodes the difference

 • General DPCM:(mã hóa sai lệch chung)

d(n) = x(n) - a1x(n-1) - a2x(n-2) -- akx(n-k)

 a1, a2, ak are fixed

• Adaptive DPCM: a1, a2, ak are dynamically changed with signal (mã hóa sai lệch thích nghi)

 Mã hóa DPCM (Differential Pulse Code Modulation)

 Đây là phương pháp mã hóa dự đoán có tổn thất dựa trên nguyên tắc phát hiện sự giống nhau và khác nhau giữa các điểm ảnh (pixels) gần nhau

để tìm cách loại bỏ các thông tin thừa Phương pháp DPCM còn sử dụng đặc điểm của mắt người (kém nhạy với mức lượng tử có chênh lệch về độ chói giữa điểm ảnh gần nhau, so với mức lượng tử hóa chênh lệch nhỏ) và cho phép dùng đặc trưng phi tuyến về lượng tử hóa Hình vẽ 2 mô tả sơ đồ khối của bộ mã hóa và giải mã DPCM

 là một thủ tục chuyển đổi analog thành một tín hiệu kỹ thuật số, trong đó một tín hiệu tương tự được lấy mẫu và sau đó là sự khác biệt giữa giá trị mẫu thực tế và giá trị dự đoán của nó (giá trị dự đoán dựa trên mẫu trước

đó hoặc mẫu) là lượng tử hóa và sau đó mã hóa hình thành một giá trị kỹ thuật số

 DPCM từ mã đại diện cho sự khác biệt giữa các mẫu không giống như PCM nơi từ mã đại diện cho một giá trị mẫu

 Khái niệm cơ bản của DPCM - mã hóa một sự khác biệt, dựa trên thực tế

là hầu hết các nguồn tín hiệu cho thấy tương quan đáng kể giữa các mẫu liên tiếp để mã hóa sử dụng dự phòng trong các giá trị mẫu trong đó hàm

ý tốc độ bit thấp hơn

 Thực hiện các khái niệm cơ bản (được mô tả ở trên) được dựa trên một kỹ thuật mà trong đó chúng ta phải dự đoán giá trị mẫu hiện tại dựa trên các mẫu trước đó (hoặc mẫu) và chúng tôi có để mã hóa sự khác biệt giữa giá trị thực tế của mẫu và giá trị dự đoán (sự khác biệt giữa các mẫu có thể được giải thích như dự báo lỗi)

Bởi vì nó là cần thiết để dự đoán giá trị mẫu DPCM là hình thức mã hóa tiên đoán

 Nén DPCM phụ thuộc vào kỹ thuật dự đoán, kỹ thuật dự báo được thực hiện tốt dẫn đến tỷ lệ nén tốt, trong trường hợp khác DPCM có thể có

nghĩa mở rộng so với mã hóa PCM thường xuyên

 Nén tổn thất được xây dựng trên cơ sở độ chính xác của việc khôi phục lại ảnh trong lúc trao đổi nhằm tăng hiệu quả nén Nếu kết quả không

chính xác (có thể được hiển thị rõ ràng hoặc không) có thể chấp nhận

được, sự tăng dần trong việc nén là đáng kể

Hình 1 DPCM bộ mã hóa (transmitter)

Hình 2: DPCM coder (nhận)

Ưu Điểm Nhược Điểm

Ưu điểm của loại mã hóa này là nó

rất có hiệu quả đối với âm thanh

thoại

Nếu mẫu kế tiếp là gần nhau chúng ta

chỉ cần để mã hóa mẫu đầu tiên với một

số lượng lớn các bit:

nhược điểm là phức tạp hơn nhiều

so với phương pháp mã hóa dạng sóng và nó chỉ có thể xử lý được tiếng nói của con người

Không Thích hợp cho các tín hiệu thay đổi nhanh chóng.

Điều chế xung mã sai biệt (Diffirental Pulse Code Modulation)

Dự đóan đơn giản:

Mã hóa

Ví dụ:

Dữ liệu thật: 9 10 7 6

Dự đóan: 0 9 10 7

Mã hóa: +9, +1, -3, -1

Mã hóa ADPCM

 Mã hóa ADPCM không thể cho chất lượng tốt nếu tốc độ bit giảm dưới 16 Kbps Để tiếp tục giảm tốc

độ bit, cần phải khai thác mô hình tạo tiếng nói Từ đây, người ta có khái niệm mã hóa tham số hoặc còn gọi là mã hóa dựa trên mô hình

 Ở đây, các bộ mã hóa tham số hoạt động sử dụng

mô hình nguồn tín hiệu được tạo ra như thế nào và

cố gắng trích chọn ra từ tín hiệu đang được mã hóa các tham sô của mô hình và truyền chúng tới bộ

giải mã Các bộ mã hóa tham số cho tín hiệu thoại còn được gọi là Vocoder (Voice + Coder).

Điều chế Delta (Delta Modulation)

Là trường hợp của DPCM

Chỉ dùng 1 bit để chỉ thị sử tăng hay giảm của giá trị tiếp theo (ví dụ:

0 tăng, 1 giảm)

Không thích hợp đối với các tín hiệu thay đổi liên tục

Điều chế xung mã sai biệt thích nghi ADPCM (Adaptive PCM):

Dữ liệu thực được trừ cho 1 hàm của những giá trị thực trước đó Ví dụ: giá trị trung bình của những giá trị trước đó

Đặc trưng lấy mẫu tốt hơn

Khác biệt thích nghi điều chế mã xung ( ADPCM ) là một

biến thể khác biệt điều chế mã xung (DPCM) mà thay đổi

kích thước của bước lượng tử, cho phép tiếp tục cắt giảm

băng thông cần thiết cho một được tỉ lệ tín hiệu-to-noise

Thông thường, thích ứng với tín hiệu thống kê trong ADPCM đơn giản gồm có một yếu tố quy mô thích nghi trước khi

lượng tử hóa sự khác biệt trong bộ mã hóa DPCM [ 1 ]

Tiêu chí của kỹ thuật mã hóa sai lệch(differential coding)

o Tiết kiệm đường truyền (băng thông)

o Tín hiệu thu được là đúng với tín hiệu truyền đi

o Giảm kích thước tập tin truyền đi nhưng tín hiệu thu được vẫn đảm bảo

o Thời gian truyền

o Phát hiện lỗi

o Tốc độ

Ứng dụng của mã hóa sai lệch

 Thường dùng trong các kỹ thuật nén mất, giống như lượng tử thô của

sự khác biệt để sử dụng dẫn đến từ mã ngắn hơn Điều này sử dụng trong JPEG và thích ứng DPCM( ADPCM) một phương pháp nén âm thanh phổ biến ADPCM có thể xem như là một siêu âm của DPCM

 Trong ADPCM kích thước lượng tử thích nghi với tốc độ hiện tại trong dạng thay đổi dạng sóng nén

 G.722 [ 4  ] là một ITU-T phát biểu băng rộng tiêu chuẩn 

mã hóa hoạt động ở 48, 56 và 64 kbit / s, dựa trên 

mã hóa băng con với hai kênh và ADPCM mã hóa của

mỗi người. [ 5  ] Trước khi quá trình số hóa, nó bắt tín hiệu tương tự và chia nó trong dải tần số với QMF bộ lọc (lọc vuông góc gương) để có được hai băng con của tín

hiệu. Khi bitstream ADPCM của mỗi băng con thu được, kết quả là được ghép và bước tiếp theo là lưu trữ hoặc truyền tải dữ liệu. Bộ giải mã phải thực hiện quá trình

ngược lại, đó là, demultiplex và giải mã mỗi băng con

của bitstream và tái kết hợp chúng

 Đề cập đến quá trình mã hóa, trong một số ứng dụng

như mã hóa giọng nói, các băng con bao gồm tiếng nói được mã hoá với các bit hơn những người khác. Đó là

một cách để giảm kích thước tập tin

Ví dụ về ứng dụng của mã hóa sai lệch (cổng G.726)

 G.726 ADPCM là gì?

 ADPCM là một thuật toán nén bằng giọng nói hoạt động trong lĩnh vực thời gian bằng cách dự đoán

mẫu thời gian tiếp theo dựa trên quang phổ và biên độ của các dữ liệu trước đó khối

sơ đồ trong Hình 1 cho thấy hiệu trưởng của một coder giọng nói ADPCM thích nghi

 G.726 là một thuật toán ADPCM tiêu chuẩn theo quy định của ITU để giảm 64 KBps A-law hoặc m- pháp luật dữ liệu logarit của một đường dây điện thoại bình thường với bất

kỳ 16 Kbps, 24 Kbps, 32 Kbps,

hoặc 40 Kbps Các đặc điểm kỹ thuật toán học đầy đủ là bản quyền ITU

 g726.h:Tập tin này cung cấp các định nghĩa bên ngoài các chức năng lắp ráp c- có thể

được gọi Tất cả

các chức năng này trừ G726_all_reset và G726_reset thực hiện hai kênh chức năng Hai tham số đầu tiên là các thông số đầu vào Hai công paralel

 G726_reset ( ngắn Channel, Boolean Giải mã , Boolean Mã hóa ): Điều này thiết lập lại một kênh thoại Hai tham số Boolean xác định xem các mã hóa , giải mã , hoặc cả hai đều được đặt lại Nó hoạt động cho tất cả các chế

độ ( 16 Kbps, 24 Kbps, 32 Kbps, hoặc 40

Kbps, A-law hoặc m- pháp luật) Nó được định nghĩa trong G726_all.asm



 Rate A-Law m-Law Linear1 A-Law m-Law Linear

 16 562 560 524 4.496 4.480 4.192 24 566 564 526 4.528 4.512 4.208 32 574

 Bảng 2: Bảng Counts Cycle và Megahertz cho hai kênh

Nhận xét:

 Mã hóa sai lệch tiết kiệm được thời gian truyền

 Chỉ truyền những bít sai lệch so với tín hiệu ban đầu gởi di.

 Phát hiện được độ sai lệch giữa hai chuỗi bít được gởi đi

 Đòi hỏi phía giãi mã phải hiểu được phương thức

truyền

Nguồn tài liệu tham khảo:

http://doc.edu.vn/tai-lieu/bai-giang-xu-ly-am-thanh-va-hinh-anh-68977/

c-ky-thuat/dien-dien-tu/779518-bai-tap-lon-ma-hoa-tru yen-va-giai-ma-tin-hieu-am-thanh-thoi-gian-thuc-tren-matlab

http://doc.edu.vn/tai-lieu/giao-trinh-xu-ly-am-thanh-va-hinh-anh-cac-chuan-ma-hoa-am-thanh-va-nen-anh-tron g-truyen-thong-da-phuong-tien-68981/

multimedia

259.html

ial.pdf

http://books.google.com.vn/books?id=Ipk5x-c_xNIC&pg=PA321&lpg=PA321&dq=multimedia+differ ential+coding&source=bl&ots=oxHjw8ZgYI&sig=AngT ZzQxSdPC8Dx1G6KsOLNVmfg&hl=vi&sa=X&ei=2AcoV L7XGtLj8AWjnoGwBw&ved=0CFIQ6AEwBg#v=onepag e&q=multimedia%20differential%20coding&f=false

mm7.html

 NHÓM CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ

LẮNG NGHE.

CÁC BẠN GÓP Ý ĐỂ SAU NÀY HOÀN THÀNH TỐT HƠN VỀ BÀI BÁO CÁO