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

• 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 [r]

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT AUDIO &

VIDEO

Nội dung

• Kỹ thuật audio

• Kỹ thuật video

Tổng quan

• Âm thanh

làm cho người đó cảm nhận được sự rung động này

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

3 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

Ứng dụng

• Các hệ thống thông tin không dây

DBS)

• Các môi trường mạng

Ứng dụng

• Các ứng dụng đa môi trường

• Cinema

– Dolby AC-3 (5 kênh, 384kbps)

• Lưu trữ khối

– Minidisc

5 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

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

Audio số

• Ư u điểm của audio số:

7 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

Quá trình thu nhận audio số

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

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

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  2f max

s(t)

s max

Chứng minh:

t   / max

 t  1 / (2f max)

 1/ t  2 fmax

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

13 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

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

Kỹ thuật truyền tín hiệu

• Công 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 thông thấp:

R  2B trong đó B là băng thông của kênh

15 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

Rời rạc hóa (tt)

• Lượng tử hoá (Quantize)

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

này thành một số mức nhất định, chẳng hạn là s min

= s0, s1, , s n = s max 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).

Rời rạc hóa (tt)

s(t)

t

s max

s min

Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 17

• 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

• 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

19 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

Dither