illusion_rainbow
New Member
Tải Nén và xử lý số tín hiệu thoại
Lời nói đầu
Hiện nay, việc số hoá các hệ thống thông tin liên lạc đã và đang được
thực hiện mạnh mẽ ở trên thế giới cũng như ở Việt nam. Chính vì vậy mà xử
lý tín hiệu và lọc số đã trở thành một lĩnh vực khoa học khá quan trọng. Nó
được phát triển nhanh chóng bởi sự ra đời các vi mạch điện tử cỡ lớn VLSI
làm nền tảng cho sự phát triển của phần cứng số chuyên dụng giá thành rẻ,
kích thước nhỏ gọn, tốc độ tính toán cao, mềm dẻo linh hoạt, đáng chú ý là
các chip chuyên cho xử lý số tín hiệu. ỨNG dụng của lĩnh vực khoa học này là
rất to lớn, như xử lý tiếng nói, xử lý ảnh,
Từ lâu, lĩnh vực nén tín hiệu tiếng nói đã được các nhà khoa học rất
quan tâm nghiên cứu để ứng dụng cho mục đích quân sự, sau này phát triển
cho cả các mục đích chung khác. Những kiến thức cơ bản về xử tín hiệu và lọc
số là rất cần thiết để tiếp cận với ngành khoa học này. Nội dung của luận văn
sẽ đề cập đến vấn đề nén tín hiệu tiếng nói và ứng dụng xử lý số để nén tín
hiệu tiếng nói, bao gồm các phần sau:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết nén tín hiệu
Chương này trình bày những lý thuyết chung nhất về nén dữ liệu
Chương 2: Nén và xử lý số tín hiệu tiếng nói
Chương này trình bày tổng quát các phương pháp nén tín hiệu tiếng nói và xử
lý số tín hiệu tiếng nói, xây dựng mô hình số tạo tín hiệu tiếng nói dựa trên
mô hình lý tưởng, từ đó đoán các tham số của tín hiệu tiếng nói, phân tích
theo phương pháp tự tương quan.
Chương 3: Nén tín hiệu tiếng nói bằng phương pháp mã hoá băng con
Chương này tìm hiểu và trình bày phương pháp mã hoá băng con để nén tín
hiệu tiếng nói, cũng như các bộ lọc băng đi kèm
Chương 4: Thiết kế, chế tạo thiết bị ngoại vi nén phổ tín hiệu thoại là các chương trình và sơ đồ thiết kế
Phần cuối cùng là kết luận và tài liệu tham khảo
Mục lục
Lời nói đầu 1
Chương 1: Cơ sở lý thuyết nén tín hiệu 4
1.1.Giới thiệu 4
1.2.Các kỹ thuật nén . 5
1.3.Đánh giá khả năng thực hiện 6
1.4.Kết luận 7
Chương 2Nén và xử lý số tín hiệu tiếng nói . 8
2.1Nén tín hiệu tiếng nói . 9
2.2Một số phương pháp cơ bản . 10
2.3Xử lý số tín hiệu tiếng nói 27
2.4Phương pháp đoán tuyến tính trong xử lí số
tín hiệu tiếng nói . 36
2.5Kết luận 39
Chương 3 Nén tín hiệu tiếng nói bằng phươngpháp mã
hoá băng con 40
3.1 Giới thiệu chung 40
3.2Cơ sở kỹ thuật mã hoá băng con 40
3.3Các bộ lọc 43
3.4Thuật toán mã băng con cơ bản . 45
3.5Thiết kế các nhánh lọc . 48
3.6Khôi phục hoàn thiện sử dụng các nhánh lọc
hai kênh . 53
3.7Cấp phát bit . 54
3.8ỨNG dụng bộ mã tiếng nói G722 . 56
Chương 4 Thiết kế ngoại vi nén phổ tín hiệu thoại 58
Phục lục 72
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
c¸c b¨ng con lµ kh«ng ®Òu nhau vµ ®−îc cÊp ph¸t theo tiªu chuÈn c¶m gi¸c.
ThËt vËy, ta thÊy r»ng phæ tÇn n¨ng l−îng tÝn hiÖu tiÕng nãi tËp chung chñ yÕu
ë d¶i tÇn kh¸ thÊp, khi ®ã mét sè bit lín sÏ ®−îc tËp chung m· ho¸ c¸c b¨ng
tÇn nµy vµ ë c¸c b¨ng tÇn sè cao th× chØ dïng mét sè Ýt bÝt
3.2. C¬ së kü thuËt m· ho¸ b¨ng con
Trong thùc tÕ chóng ta cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p nÐn kh¸c nhau. Mçi ph−¬ng
ph¸p cã hiÖu qu¶ kh¸c nhau. Mét ph−¬ng ph¸p m· kh¸c cã hiÖu qu¶ khi sù
kh¸c nhau gi÷a c¸c mÉu kÒ nhau nhá. NÕu nguån ®Çu vµo lµ thùc sù ngÉu
nhiªn tèt nhÊt lµ sö dông l−îng tö ho¸ v« h−íng hoÆc l−îng tö ho¸ vector l−íi.
Do vËy, nÕu mét nguån biÓu diÔn ®óng c¸c ®Æc tÝnh ®· ®Þnh nghÜa, chóng ta
nªn chän mét l−îc ®å nÐn víi ®Çy ®ñ c¸c ®Æc tÝnh ®ã. Nh−ng hÇu hÕt c¸c
nguån ®−a ra tæ hîp rÊt khã chän mét l−îc ®å nÐn chÝnh x¸c phï hîp víi
nguån ®Çu ra.
42
Ta sÏ xem xÐt c«ng nghÖ ph©n tÝch nguån ®Çu ra víi c¸c d¶i tÇn sè kh¸c nhau
sö dông c¸c khèi biÕn ®æi. C¸c hÖ sè biÕn ®æi kh«ng cã sù ®ång nhÊt gi÷a c¸c
phÐp thèng kª vµ nhËn thøc c¶m gi¸c. Cã thÓ sö dông sù kh¸c nhau phôc vô
cÊp ph¸t c¸c bits m· ho¸ víi hÖ sè kh¸c nhau. ViÖc thay ®æi c¸ch cÊp ph¸ lµm
gi¶m sè l−îng bits trung b×nh ®· yªu cÇu ®Ó m· nguån ®Çu ra. Mét trong
nh÷ng h¹n chÕ cña m· biÕn ®æi lµ sù ph©n chia kh«ng tù nhiªn cña nguån ®Çu
ra, dÉn dÕn sù sinh m· d¹ng khèi hoÆc t¹o thµnh khèi. Mét ph−¬ng ph¸p ®Ó
lo¹i bá sù ®ãng khèi nµy lµ biÕn ®æi trùc giao LOT (Lapped Orthogonal
Transform). Ta xÐt mét c¸ch tiÕp cËn phæ biÕn ®Ó ph©n tÝch ¶nh thµnh c¸c
b¨ng tÇn sè kh¸c nhau. Khi ®Çu vµo ®· ®−îc ph©n tÝch thµnh c¸c thµnh phÇn
riªng cã thÓ sö dông kü thuËt m· phï hîp nhÊt cho tõng thµnh phÇn ®Ó t¨ng
kh¶ n¨ng nÐn. H¬n n÷a, mçi thµnh phÇn cña nguån ®Çu ra cã thÓ cã c¸c ®Æc
tÝnh theo c¶m gi¸c kh¸c nhau. VÝ dô, lçi l−îng tö ho¸ lµ c¶m gi¸c khã chÞu
trong mét thµnh phÇn nh−ng l¹i cã thÓ chÊp nhËn ®−îc trong mét thµnh phÇn
kh¸c cña nguån ®Çu ra. Do vËy, mét bé l−îng tö ho¸ sö dông mét sè Ýt c¸c bits
cã thÓ ®−îc dïng ®Ó m· thµnh phÇn cã c¶m gi¸c kÐm quan träng h¬n.
XÐt d·y {xn} vÏ ®−êng ®å thÞ trong h×nh 3.1. Khi cã mét sè l−îng ®¸ng kÓ cña
dao ®éng mÉu tíi mÉu (sample-to-sample), th× còng cã d¹ng æn ®Þnh biÓu diÔn
b»ng chÊm g¹ch (.-) biÕn ®æi kh¸ chËm.
XÐt chÝnh x¸c d¹ng æn ®Þnh lµ thùc hiÖn lÊy trung b×nh c¸c gi¸ trÞ mÉu trong
mét cña sæ. Thùc hiÖn tÝnh trung b×nh sÏ lµm ph¼ng c¸c biÕn ®æi nhanh, lµm
cho c¸c biÕn ®æi chËm trë nªn râ rÖt h¬n. LÊy mét cöa sæ cã kÝch th−íc lµ 2 vµ
sinh ra mét d·y míi {yn} b»ng c¸ch tÝnh gi¸ trÞ trung b×nh l©n cËn cña xn:
H×nh 3.1: Mét nguån ra biÕn ®æi nhanh chøa c¸c thµnh phÇn dµi h¹n biÕn ®æi chËm
43
2
x
1n −
+= nn xy (3.1)
C¸c gi¸ trÞ liÒn kÒ nhau cña yn sÏ chÆt h¬n tõng gi¸ trÞ liªn tiÕp cña xn. Do vËy,
d·y {yn} cã thÓ ®−îc m· hiÖu qu¶ nhê c¸c c¸ch m· kh¸c nhau h¬n lµ chóng ta
sö dông d·y {xn}. Tuy nhiªn, ta muèn m· d·y {xn}, mµ kh«ng ph¶i d·y {yn}.
Do vËy, d−íi ®©y thùc hiÖn viÖc m· d·y trung b×nh {yn} bëi mét d·y kh¸c lµ
{zn}:
.
2
x
2
x
- x y - x 1n1nnnn
−− −=+== nnn xxz (3.2)
C¸c d·y {yn} vµ {zn} cã thÓ ®−îc m· ®éc lËp víi nhau. Cã thÓ sö dông c¸c
l−îc ®å nÐn phï hîp víi tõng d·y. Víi yn vµ zn ®· nhËn ®−îc, cã thÓ kh«i phôc
xn b»ng biÓu thøc:
xn = yn + zn (3.3)
Nh− thÕ lçi l−îng tö ho¸ lín nhÊt cña d·y sÏ nhá h¬n nÕu ta m· ho¸ d·y {xn}
trùc tiÕp.
MÆc dï ta sö dông cïng sè l−îng bits cho tõng gi¸ trÞ yn vµ zn, sè l−îng phÇn
tö trong tõng d·y {yn} vµ {zn} nh− d·y ban ®Çu {xn}. MÆc dï ®ang sö dông sè
l−îng bits cho mét mÉu gièng nhau, cã thÓ truyÒn sè l−îng mÉu t¨ng gÊp hai
lÇn, vµ hËu qu¶ lµ sè bits t¨ng gÊp ®«i.
Cã thÓ kh¾c phôc b»ng c¸ch göi tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ kh¸c cña yn vµ zn. Chia d·y
{yn} thµnh c¸c d·y con {y2n} vµ {y2n-1}, nghÜa lµ mét d·y con chØ bao gåm c¸c
phÇn tö cã chØ sè lÎ {y1, y3, ...}, vµ mét d·y con chØ bao gåm c¸c phÇn tö cã
chØ sè ch½n {y2, y4, ...}. T−¬ng tù, ta chia d·y {zn} thµnh c¸c d·y con {z2n} vµ
{z2n-1}. NÕu truyÒn ®i c¸c d·y con chØ sè ch½n hoÆc c¸c d·y con chØ sè lÎ, th×
chØ cÇn truyÒn sè l−îng phÇn tö b»ng víi l−îng phÇn tö cña d·y ban ®Çu. §Ó
thÓ hiÖn c¸ch kh«i phôc d·y {xn} tõ c¸c d·y con nµy, ta gi¶ sö chØ truyÒn ®i
nh÷ng d·y con {y2n} vµ {z2n}:
2
122
2
−+= nnn xxy 2
122
2
−−= nnn xxz
44
§Ó kh«i phôc c¸c phÇn tö cã chØ sè ch½n cña d·y {xn}, ta ®−a vµo hai d·y con.
§Ó nhËn ®−îc c¸c phÇn tö cã chØ sè lÎ cña d·y {xn}, ta tÝnh sù kh¸c biÖt sau:
y2n+z2n=x2n (3.4)
y2n-z2n=x2n-1 (3.5)
Do vËy, cã thÓ kh«i phôc l¹i ®−îc toµn bé d·y ban ®Çu {xn}, chØ cÇn göi sè
l−îng bits nh− khi truyÒn d·y ban ®Çu mµ m¾c ph¶i sù sai lÖch nhá h¬n.
ViÖc ph©n tÝch mét tÝn hiÖu cã thÓ thùc hiÖn theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau
khi xem xÐt c¸c bµi to¸n nÐn, Thªm tÝnh mÒm dÎo t¨ng kh¶ n¨ng nÐn.
ViÖc ph©n tÝch, vµ tæng hîp. D·y ®Çu vµo {xn} thµnh 2 d·y con {yn} vµ
{zn} qua phÐp to¸n:
2
1−+= nnn xxy (3.6) 2
1−−= nnn xxz (3.7)
Cã thÓ thùc hiÖn c¸c phÐp to¸n sö dông c¸c bé läc thêi gian rêi r¹c d−íi ®©y
3.3.C¸c bé läc
Läc sè bao gåm c¶ viÖc tÝnh tæng cña ®Çu vµo hiÖn thêi vµ ®Çu vµo
tr−íc ®ã tíi bé läc, vµ trong mét sè tr−êng hîp bao gåm c¶ nh÷ng ®Çu ra tr−íc
®ã cña bé läc. D¹ng tæng qu¸t cña quan hÖ ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña bé läc nhËn
®−îc lµ:
∑∑
=
−
=
− +=
M
i
ini
N
i
inin ybxay
10
(3.8)
víi d·y {xn} lµ ®Çu vµo cña bé läc, d·y {yn} lµ ®Çu ra cña bé läc, vµ c¸c gi¸ trÞ
{ai} vµ {bi} ®−îc gäi lµ c¸c hÖ sè bé läc.
NÕu ®Çu vµo lµ d·y chØ cã mét gi¸ trÞ “1” vµ theo sau lµ toµn “0”, th× d·y ®−îc
gäi lµ ®¸p øng xung cña bé läc. NÕu bi lµ c¸c gi¸ trÞ “0”, th× ®¸p øng xung sÏ
t¾t sau N mÉu. Gäi lµ c¸c bé läc ®¸p øng xung h÷u h¹n (FIR filter). Sè N ®«i
khi ®−îc gäi lµ sè b−íc (taps) trong bé läc. NÕu mét sè bi cã gi¸ trÞ kh¸c “0”,
th× ®¸p øng xung cã thÓ lµ v« h¹n (trong lý thuyÕt). Gäi lµ bé läc ®¸p øng
xung v« h¹n ( IIR filter).
45
Chó ý r»ng nÕu biÕt ®¸p øng xung, th× còng cã thÓ biÕt c¸c gi¸ trÞ ai vµ x¸c
®Þnh ®−îc bé läc. H¬n n÷a, v× ®¸p øng xung trë vÒ ”0” sau mét sè h÷u h¹n
mÉu (trong tr−êng hîp nµy lµ 2 mÉu), bé läc lµ mét bé läc FIR filter. Víi IIR
kh«ng thËt râ rµng nh− FIR, biÕt tÊt c¶ c¸c ®¸p øng xung sÏ x¸c ®Þnh bé läc.
Mçi khi ta biÕt vÒ ®¸p øng xung cña bé läc, biÕt vÒ quan hÖ gi÷a ®Çu vµo vµ
®Çu ra cña bé läc. NÕu {xn} vµ {yn} t−¬ng øng lµ ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña bé läc
víi ®¸p øng xung { }Mnnh 0= , th× {yn} cã thÓ cã ®−îc tõ {xn} vµ {hn} th«ng qua
quan hÖ:
∑
=
−=
M
k
knkn xhy
0
. (3.9)
víi M lµ h÷u h¹n cho bé läc FIR vµ v« h¹n cho bé läc IIR
V× c¸c bé läc FIR ®¬n gi¶n Ýt bÞ ¶nh h−ëng, nªn chóng lu«n æn ®Þnh. Khi nãi
mét bé läc æn ®Þnh tøc lµ chØ cÇn ®Çu vµo h÷u h¹n, th× ®Çu ra còng h÷u h¹n.
§iÒu nµy kh«ng ®óng víi c¸c bé läc IIR. Thùc vËy, c¸c bé läc IIR cã thÓ nhËn
®−îc ®Çu ra v« h¹n thËm trÝ khi ®Çu vµo lµ h÷u h¹n.
3.3.1-Mét sè bé läc sö dông trong m∙ b¨ng con:
HÇu hÕt tÇn sè sö dông c¸c nh¸nh bé läc trong m· b¨ng tÇn gåm mét
tÇng ph©n líp, mçi líp bao gåm mét bé läc d¶i thÊp vµ mét bé läc d¶i cao,
nh− H×nh 3.2 lµ mét bé läc b¨ng cã 8 b¨ng. Bé läc phæ biÕn nhÊt lµ bé läc
g−¬ng trùc giao (hay läc cÇu ph−¬ng) (Quadrature Mirror Filters - QMF).
Nh÷ng bé läc nµy cã tÝnh chÊt, nÕu ®¸p øng xung cña bé läc d¶i thÊp nhËn
®...
Download miễn phí Nén và xử lý số tín hiệu thoại
Lời nói đầu
Hiện nay, việc số hoá các hệ thống thông tin liên lạc đã và đang được
thực hiện mạnh mẽ ở trên thế giới cũng như ở Việt nam. Chính vì vậy mà xử
lý tín hiệu và lọc số đã trở thành một lĩnh vực khoa học khá quan trọng. Nó
được phát triển nhanh chóng bởi sự ra đời các vi mạch điện tử cỡ lớn VLSI
làm nền tảng cho sự phát triển của phần cứng số chuyên dụng giá thành rẻ,
kích thước nhỏ gọn, tốc độ tính toán cao, mềm dẻo linh hoạt, đáng chú ý là
các chip chuyên cho xử lý số tín hiệu. ỨNG dụng của lĩnh vực khoa học này là
rất to lớn, như xử lý tiếng nói, xử lý ảnh,
Từ lâu, lĩnh vực nén tín hiệu tiếng nói đã được các nhà khoa học rất
quan tâm nghiên cứu để ứng dụng cho mục đích quân sự, sau này phát triển
cho cả các mục đích chung khác. Những kiến thức cơ bản về xử tín hiệu và lọc
số là rất cần thiết để tiếp cận với ngành khoa học này. Nội dung của luận văn
sẽ đề cập đến vấn đề nén tín hiệu tiếng nói và ứng dụng xử lý số để nén tín
hiệu tiếng nói, bao gồm các phần sau:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết nén tín hiệu
Chương này trình bày những lý thuyết chung nhất về nén dữ liệu
Chương 2: Nén và xử lý số tín hiệu tiếng nói
Chương này trình bày tổng quát các phương pháp nén tín hiệu tiếng nói và xử
lý số tín hiệu tiếng nói, xây dựng mô hình số tạo tín hiệu tiếng nói dựa trên
mô hình lý tưởng, từ đó đoán các tham số của tín hiệu tiếng nói, phân tích
theo phương pháp tự tương quan.
Chương 3: Nén tín hiệu tiếng nói bằng phương pháp mã hoá băng con
Chương này tìm hiểu và trình bày phương pháp mã hoá băng con để nén tín
hiệu tiếng nói, cũng như các bộ lọc băng đi kèm
Chương 4: Thiết kế, chế tạo thiết bị ngoại vi nén phổ tín hiệu thoại là các chương trình và sơ đồ thiết kế
Phần cuối cùng là kết luận và tài liệu tham khảo
Mục lục
Lời nói đầu 1
Chương 1: Cơ sở lý thuyết nén tín hiệu 4
1.1.Giới thiệu 4
1.2.Các kỹ thuật nén . 5
1.3.Đánh giá khả năng thực hiện 6
1.4.Kết luận 7
Chương 2Nén và xử lý số tín hiệu tiếng nói . 8
2.1Nén tín hiệu tiếng nói . 9
2.2Một số phương pháp cơ bản . 10
2.3Xử lý số tín hiệu tiếng nói 27
2.4Phương pháp đoán tuyến tính trong xử lí số
tín hiệu tiếng nói . 36
2.5Kết luận 39
Chương 3 Nén tín hiệu tiếng nói bằng phươngpháp mã
hoá băng con 40
3.1 Giới thiệu chung 40
3.2Cơ sở kỹ thuật mã hoá băng con 40
3.3Các bộ lọc 43
3.4Thuật toán mã băng con cơ bản . 45
3.5Thiết kế các nhánh lọc . 48
3.6Khôi phục hoàn thiện sử dụng các nhánh lọc
hai kênh . 53
3.7Cấp phát bit . 54
3.8ỨNG dụng bộ mã tiếng nói G722 . 56
Chương 4 Thiết kế ngoại vi nén phổ tín hiệu thoại 58
Phục lục 72
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
t ®−îc dïng ®Ó m· ho¸c¸c b¨ng con lµ kh«ng ®Òu nhau vµ ®−îc cÊp ph¸t theo tiªu chuÈn c¶m gi¸c.
ThËt vËy, ta thÊy r»ng phæ tÇn n¨ng l−îng tÝn hiÖu tiÕng nãi tËp chung chñ yÕu
ë d¶i tÇn kh¸ thÊp, khi ®ã mét sè bit lín sÏ ®−îc tËp chung m· ho¸ c¸c b¨ng
tÇn nµy vµ ë c¸c b¨ng tÇn sè cao th× chØ dïng mét sè Ýt bÝt
3.2. C¬ së kü thuËt m· ho¸ b¨ng con
Trong thùc tÕ chóng ta cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p nÐn kh¸c nhau. Mçi ph−¬ng
ph¸p cã hiÖu qu¶ kh¸c nhau. Mét ph−¬ng ph¸p m· kh¸c cã hiÖu qu¶ khi sù
kh¸c nhau gi÷a c¸c mÉu kÒ nhau nhá. NÕu nguån ®Çu vµo lµ thùc sù ngÉu
nhiªn tèt nhÊt lµ sö dông l−îng tö ho¸ v« h−íng hoÆc l−îng tö ho¸ vector l−íi.
Do vËy, nÕu mét nguån biÓu diÔn ®óng c¸c ®Æc tÝnh ®· ®Þnh nghÜa, chóng ta
nªn chän mét l−îc ®å nÐn víi ®Çy ®ñ c¸c ®Æc tÝnh ®ã. Nh−ng hÇu hÕt c¸c
nguån ®−a ra tæ hîp rÊt khã chän mét l−îc ®å nÐn chÝnh x¸c phï hîp víi
nguån ®Çu ra.
42
Ta sÏ xem xÐt c«ng nghÖ ph©n tÝch nguån ®Çu ra víi c¸c d¶i tÇn sè kh¸c nhau
sö dông c¸c khèi biÕn ®æi. C¸c hÖ sè biÕn ®æi kh«ng cã sù ®ång nhÊt gi÷a c¸c
phÐp thèng kª vµ nhËn thøc c¶m gi¸c. Cã thÓ sö dông sù kh¸c nhau phôc vô
cÊp ph¸t c¸c bits m· ho¸ víi hÖ sè kh¸c nhau. ViÖc thay ®æi c¸ch cÊp ph¸ lµm
gi¶m sè l−îng bits trung b×nh ®· yªu cÇu ®Ó m· nguån ®Çu ra. Mét trong
nh÷ng h¹n chÕ cña m· biÕn ®æi lµ sù ph©n chia kh«ng tù nhiªn cña nguån ®Çu
ra, dÉn dÕn sù sinh m· d¹ng khèi hoÆc t¹o thµnh khèi. Mét ph−¬ng ph¸p ®Ó
lo¹i bá sù ®ãng khèi nµy lµ biÕn ®æi trùc giao LOT (Lapped Orthogonal
Transform). Ta xÐt mét c¸ch tiÕp cËn phæ biÕn ®Ó ph©n tÝch ¶nh thµnh c¸c
b¨ng tÇn sè kh¸c nhau. Khi ®Çu vµo ®· ®−îc ph©n tÝch thµnh c¸c thµnh phÇn
riªng cã thÓ sö dông kü thuËt m· phï hîp nhÊt cho tõng thµnh phÇn ®Ó t¨ng
kh¶ n¨ng nÐn. H¬n n÷a, mçi thµnh phÇn cña nguån ®Çu ra cã thÓ cã c¸c ®Æc
tÝnh theo c¶m gi¸c kh¸c nhau. VÝ dô, lçi l−îng tö ho¸ lµ c¶m gi¸c khã chÞu
trong mét thµnh phÇn nh−ng l¹i cã thÓ chÊp nhËn ®−îc trong mét thµnh phÇn
kh¸c cña nguån ®Çu ra. Do vËy, mét bé l−îng tö ho¸ sö dông mét sè Ýt c¸c bits
cã thÓ ®−îc dïng ®Ó m· thµnh phÇn cã c¶m gi¸c kÐm quan träng h¬n.
XÐt d·y {xn} vÏ ®−êng ®å thÞ trong h×nh 3.1. Khi cã mét sè l−îng ®¸ng kÓ cña
dao ®éng mÉu tíi mÉu (sample-to-sample), th× còng cã d¹ng æn ®Þnh biÓu diÔn
b»ng chÊm g¹ch (.-) biÕn ®æi kh¸ chËm.
XÐt chÝnh x¸c d¹ng æn ®Þnh lµ thùc hiÖn lÊy trung b×nh c¸c gi¸ trÞ mÉu trong
mét cña sæ. Thùc hiÖn tÝnh trung b×nh sÏ lµm ph¼ng c¸c biÕn ®æi nhanh, lµm
cho c¸c biÕn ®æi chËm trë nªn râ rÖt h¬n. LÊy mét cöa sæ cã kÝch th−íc lµ 2 vµ
sinh ra mét d·y míi {yn} b»ng c¸ch tÝnh gi¸ trÞ trung b×nh l©n cËn cña xn:
H×nh 3.1: Mét nguån ra biÕn ®æi nhanh chøa c¸c thµnh phÇn dµi h¹n biÕn ®æi chËm
43
2
x
1n −
+= nn xy (3.1)
C¸c gi¸ trÞ liÒn kÒ nhau cña yn sÏ chÆt h¬n tõng gi¸ trÞ liªn tiÕp cña xn. Do vËy,
d·y {yn} cã thÓ ®−îc m· hiÖu qu¶ nhê c¸c c¸ch m· kh¸c nhau h¬n lµ chóng ta
sö dông d·y {xn}. Tuy nhiªn, ta muèn m· d·y {xn}, mµ kh«ng ph¶i d·y {yn}.
Do vËy, d−íi ®©y thùc hiÖn viÖc m· d·y trung b×nh {yn} bëi mét d·y kh¸c lµ
{zn}:
.
2
x
2
x
- x y - x 1n1nnnn
−− −=+== nnn xxz (3.2)
C¸c d·y {yn} vµ {zn} cã thÓ ®−îc m· ®éc lËp víi nhau. Cã thÓ sö dông c¸c
l−îc ®å nÐn phï hîp víi tõng d·y. Víi yn vµ zn ®· nhËn ®−îc, cã thÓ kh«i phôc
xn b»ng biÓu thøc:
xn = yn + zn (3.3)
Nh− thÕ lçi l−îng tö ho¸ lín nhÊt cña d·y sÏ nhá h¬n nÕu ta m· ho¸ d·y {xn}
trùc tiÕp.
MÆc dï ta sö dông cïng sè l−îng bits cho tõng gi¸ trÞ yn vµ zn, sè l−îng phÇn
tö trong tõng d·y {yn} vµ {zn} nh− d·y ban ®Çu {xn}. MÆc dï ®ang sö dông sè
l−îng bits cho mét mÉu gièng nhau, cã thÓ truyÒn sè l−îng mÉu t¨ng gÊp hai
lÇn, vµ hËu qu¶ lµ sè bits t¨ng gÊp ®«i.
Cã thÓ kh¾c phôc b»ng c¸ch göi tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ kh¸c cña yn vµ zn. Chia d·y
{yn} thµnh c¸c d·y con {y2n} vµ {y2n-1}, nghÜa lµ mét d·y con chØ bao gåm c¸c
phÇn tö cã chØ sè lÎ {y1, y3, ...}, vµ mét d·y con chØ bao gåm c¸c phÇn tö cã
chØ sè ch½n {y2, y4, ...}. T−¬ng tù, ta chia d·y {zn} thµnh c¸c d·y con {z2n} vµ
{z2n-1}. NÕu truyÒn ®i c¸c d·y con chØ sè ch½n hoÆc c¸c d·y con chØ sè lÎ, th×
chØ cÇn truyÒn sè l−îng phÇn tö b»ng víi l−îng phÇn tö cña d·y ban ®Çu. §Ó
thÓ hiÖn c¸ch kh«i phôc d·y {xn} tõ c¸c d·y con nµy, ta gi¶ sö chØ truyÒn ®i
nh÷ng d·y con {y2n} vµ {z2n}:
2
122
2
−+= nnn xxy 2
122
2
−−= nnn xxz
44
§Ó kh«i phôc c¸c phÇn tö cã chØ sè ch½n cña d·y {xn}, ta ®−a vµo hai d·y con.
§Ó nhËn ®−îc c¸c phÇn tö cã chØ sè lÎ cña d·y {xn}, ta tÝnh sù kh¸c biÖt sau:
y2n+z2n=x2n (3.4)
y2n-z2n=x2n-1 (3.5)
Do vËy, cã thÓ kh«i phôc l¹i ®−îc toµn bé d·y ban ®Çu {xn}, chØ cÇn göi sè
l−îng bits nh− khi truyÒn d·y ban ®Çu mµ m¾c ph¶i sù sai lÖch nhá h¬n.
ViÖc ph©n tÝch mét tÝn hiÖu cã thÓ thùc hiÖn theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau
khi xem xÐt c¸c bµi to¸n nÐn, Thªm tÝnh mÒm dÎo t¨ng kh¶ n¨ng nÐn.
ViÖc ph©n tÝch, vµ tæng hîp. D·y ®Çu vµo {xn} thµnh 2 d·y con {yn} vµ
{zn} qua phÐp to¸n:
2
1−+= nnn xxy (3.6) 2
1−−= nnn xxz (3.7)
Cã thÓ thùc hiÖn c¸c phÐp to¸n sö dông c¸c bé läc thêi gian rêi r¹c d−íi ®©y
3.3.C¸c bé läc
Läc sè bao gåm c¶ viÖc tÝnh tæng cña ®Çu vµo hiÖn thêi vµ ®Çu vµo
tr−íc ®ã tíi bé läc, vµ trong mét sè tr−êng hîp bao gåm c¶ nh÷ng ®Çu ra tr−íc
®ã cña bé läc. D¹ng tæng qu¸t cña quan hÖ ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña bé läc nhËn
®−îc lµ:
∑∑
=
−
=
− +=
M
i
ini
N
i
inin ybxay
10
(3.8)
víi d·y {xn} lµ ®Çu vµo cña bé läc, d·y {yn} lµ ®Çu ra cña bé läc, vµ c¸c gi¸ trÞ
{ai} vµ {bi} ®−îc gäi lµ c¸c hÖ sè bé läc.
NÕu ®Çu vµo lµ d·y chØ cã mét gi¸ trÞ “1” vµ theo sau lµ toµn “0”, th× d·y ®−îc
gäi lµ ®¸p øng xung cña bé läc. NÕu bi lµ c¸c gi¸ trÞ “0”, th× ®¸p øng xung sÏ
t¾t sau N mÉu. Gäi lµ c¸c bé läc ®¸p øng xung h÷u h¹n (FIR filter). Sè N ®«i
khi ®−îc gäi lµ sè b−íc (taps) trong bé läc. NÕu mét sè bi cã gi¸ trÞ kh¸c “0”,
th× ®¸p øng xung cã thÓ lµ v« h¹n (trong lý thuyÕt). Gäi lµ bé läc ®¸p øng
xung v« h¹n ( IIR filter).
45
Chó ý r»ng nÕu biÕt ®¸p øng xung, th× còng cã thÓ biÕt c¸c gi¸ trÞ ai vµ x¸c
®Þnh ®−îc bé läc. H¬n n÷a, v× ®¸p øng xung trë vÒ ”0” sau mét sè h÷u h¹n
mÉu (trong tr−êng hîp nµy lµ 2 mÉu), bé läc lµ mét bé läc FIR filter. Víi IIR
kh«ng thËt râ rµng nh− FIR, biÕt tÊt c¶ c¸c ®¸p øng xung sÏ x¸c ®Þnh bé läc.
Mçi khi ta biÕt vÒ ®¸p øng xung cña bé läc, biÕt vÒ quan hÖ gi÷a ®Çu vµo vµ
®Çu ra cña bé läc. NÕu {xn} vµ {yn} t−¬ng øng lµ ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña bé läc
víi ®¸p øng xung { }Mnnh 0= , th× {yn} cã thÓ cã ®−îc tõ {xn} vµ {hn} th«ng qua
quan hÖ:
∑
=
−=
M
k
knkn xhy
0
. (3.9)
víi M lµ h÷u h¹n cho bé läc FIR vµ v« h¹n cho bé läc IIR
V× c¸c bé läc FIR ®¬n gi¶n Ýt bÞ ¶nh h−ëng, nªn chóng lu«n æn ®Þnh. Khi nãi
mét bé läc æn ®Þnh tøc lµ chØ cÇn ®Çu vµo h÷u h¹n, th× ®Çu ra còng h÷u h¹n.
§iÒu nµy kh«ng ®óng víi c¸c bé läc IIR. Thùc vËy, c¸c bé läc IIR cã thÓ nhËn
®−îc ®Çu ra v« h¹n thËm trÝ khi ®Çu vµo lµ h÷u h¹n.
3.3.1-Mét sè bé läc sö dông trong m∙ b¨ng con:
HÇu hÕt tÇn sè sö dông c¸c nh¸nh bé läc trong m· b¨ng tÇn gåm mét
tÇng ph©n líp, mçi líp bao gåm mét bé läc d¶i thÊp vµ mét bé läc d¶i cao,
nh− H×nh 3.2 lµ mét bé läc b¨ng cã 8 b¨ng. Bé läc phæ biÕn nhÊt lµ bé läc
g−¬ng trùc giao (hay läc cÇu ph−¬ng) (Quadrature Mirror Filters - QMF).
Nh÷ng bé läc nµy cã tÝnh chÊt, nÕu ®¸p øng xung cña bé läc d¶i thÊp nhËn
®...