Luận Văn Tín hiệu tiếng nói và các phương pháp mã hoá

Mục lục
Lời nói đầu . 1
Chương I . Tín hiệu tiếng nói . 6
1. Quá trình phát âm của con người: 6
2. Đặc tính thống kê của tín hiệu tiếng nói: . 9
2.1, Hàm phân bố mật độ xác suất(pdf). 10
2.2, Hàm tự tương quan(ACF) 10
2.3, Hàm mật độ phổ công suất PSD 11
3. Các mô hình biểu diễn 13
a. Cơ quan phát âm (vocal tract) . 13
b. Mô hình sự kích thích . 14
Chương II . Mã hoá vùng thời gian. . 18
1. Công nghệ PCM: 18
1.1 Cấu hình cơ bản của kiểu truyền tin PCM: 18
1.2 Lấy mẫu: . 19
1.3 Lượng tử hoá: . 21
1.4 Sự nén và giãn: . 22
1.5 Mã hoá và Giải mã: 25
2.Các phương pháp mã hoá khác: . 27
2.1 phương pháp mã hoá DPCM ( Điều xung mã vi sai): 27
2.2 Phương pháp DM ( điều chế delta): . 29
2.3. Điều chế Deta tự thích nghi (ADM): . 31
3 Phương pháp mã hoá ADPCM (Điều chế xung mã vi sai thích ứng) (DAPTIVE DIFFERENTIAL PULSE CODE MODULATION ): . 32
3.1. Tổng quan: . 32
3.1.1. Mã hoá ADPCM(ADPCM encoder): . 34
3.1.2 Giải mã ADPCM (ADPCM decoder): . 34
3.2. Nguyên lý mã hóa ADPCM( ADPCM encoder principles): . 35
3.2.1. Biến đổi định dạng đầu vào(Input PCM format conversion): . 35
3.2.2. Tính toán tín hiệu vi sai (Difference signal computation): 35
3.2.3. Bộ lượng tử tương thích (Adaptive quantizer): 35
3.2.3.1. Tốc độ 40 kbps(Operation at 40 kbit/s): . 35
3.2.3.2. Tốc độ 32 kbps(Operation at 32 kbit/s): . 36
3.2.3.3. Tốc độ 24kbps(Operation at 24 kbit/s): 37
3.2.3.4. Tốc độ 16 kbps(Operation at 16 kbit/s): . 38
3.2.4. Bộ lượng tử hoá tương thích ngược( Inverse adaptive quantizer): 38
3.2.5. Tương thích hệ số phân thang bộ lượng tử (Quantizer scale
factor adaptation): . 39
3.2.6. Điều khiển tương thích tiếng nói(Adaptation speed control): . 40
3.2.7. Bộ tinh toán tín hiệu hồi phục và bộ phỏng đoán tương thích (Adaptive predictor and reconstructed signal calculator): . 42
3.2.8 Bộ phát hiện truyền và tone (Tone and transition detector): 43
3.3. Nguyên lý giải mã ADPCM(ADPCM decoder principles): 43
3.3.1. Bộ lượng tử thích ứng đảo (Inverse adaptive quantizer): 43
3.3.2.Bộ lượng tử tương thích hệ số thang (Quantizer scale factor adaptation): . 44
3.3.3. Điều khiển tốc độ thích ứng ( Adaptation speed control): . 44
3.3.4. Bộ tính tín hiệu hồi phục và bộ tiến đoán tương thích (Adaptive predictor and reconstructed signal calculator): 44
3.3.5. Phát hiện truyền và tone (Tone and transition detector): . 45
3.3.6. Biến đổi định dạng đầu ra PCM (Output PCM format
conversion): 45
3.3.7. Điều chỉnh mã hoá đồng bộ (Synchronous coding adjustment): . 45
Chương III . Mã hoá vùng tần số 46
1. Mã hoá dải nhỏ(Sbc). . 47
2. Mã hoá biến đổi thích nghi (ATC). 53
chương IV. Phương pháp mã hoá tham số nguồn (resourd parameters method) . 55
1. Bộ mã hoá nguồn theo kênh: 57
2. Bộ mã nguồn tiếng nói formant 57
3. Bộ mã nguồn tiếng nói phổ tách 58
4 Phương pháp dự đoán tuyến tính LPC . 58
5. Bộ mã hoá nguồn tiếng nói âm thanh được kích thích. 64
ã Mã hoá CELP . 65
A. RPE- LPT (Bộ lập mã và giải mã tiên đoán thời hạn dài kích thích
xung đều đặn). 68
B. V-CELP (mã hoá tiên đoán kích thích xung tổng hợp): 70
C. Phương pháp LD-CELP(mã hoá tiên đoán kích thích xung có độ trễ nhỏ) . 73
D. Phương pháp CS-ACELP . 90
Chương V. Phương pháp đánh giá: . 107
I. Kiểm tra định lượng 109
1. Tính tỉ số tín hiệu trên nhiễu(SNR): . 109
2 Chỉ số độ rõ AI (articulation index): . 111
3. Khoảng phổ Log . 112
II. Phương pháp đánh giá định tính : 113
1. Kiểm tra độ dễ hiểu : . 113
2. Kiểm tra chất lượng: . 116
Kết luận 120
Mục lục . 121


Lời nói đầu
Vào năm 1892 Alexander Graham Bell khai trương tuyến điện thoại thương mại đầu tiên trên thế giới và cho tới gần đây con người coi điện thoại là một công cụ truyền tin hữu hiệu. Nhờ điện thoại mà con người có khả năng trao đổi thông tin giữa các điểm khác nhau trên toàn thế giới một cách dễ dàng. Ngoài ưu thế như khả năng truyền thông tin theo thời gian thực và dễ sử dụng, mạng điện thoại ngày nay còn có các ưu điểm rất cơ bản, đó là được phổ biến trên toàn cầu, giúp ta có khả năng liên lạc hầu như mọi điểm trên trái
đất, thời gian đáp ứng ngắn và thuận tiện cho người sử dụng. Cũng từ đó tín
hiệu tiếng nói trở thành một đối tượng và cũng là một nguồn tải lớn nhất của mạng viễn thông, cùng với sự phát triển của kỹ thuật số, các công nghệ bán dẫn thì các phương pháp mã hoá tín hiệu tiếng nói cũng phát triển mạnh, lý thuyết mà các nhà khoa khọc đưa ra từ nhiều thập kỷ trước đã được thực hiện.
Đặc biệt khoảng 10 năm trở lại đây với sự phát triển mạnh của mạng viễn thông toàn cầu, mạng Internet các dịch vụ viễn thông tích hợp thoại, hình , số liệu . thì băng tần truyền dẫn ngày càng trở nên hạn chế, ngoài việc phát triển các công nghệ truyền dẫn có hiệu năng cao như SDH,VLSI ., thì xu hướng làm giảm băng tần truyền dẫn từ chính nguồn tín hiệu được xem là biện pháp khả thi và kinh tế, các hãng liên tiếp đưa ra các cải tiến, và đề xuất các phương thức mã hoá mới như MPX, Q-CELP, LD-CELP,V-CELP, SBC ở Việt nam lĩnh vực này còn khá mới mẻ, vì vậy nghiên cứu các đặc tính của tín hiệu tiếng nói và các phương pháp xử lý mã hoá là một công việc hết sức cần thiết.
Trong đề tài tôt nghiệp, em được giao nhiệm vụ nghiên cứu “đặc tính của tín hiệu tiếng nói và các phương pháp mã hoá”. Em xin được trình bày luận án tốt nghiệp của mình với các nội dung sau:
ã Chương 1 :Nghiên cứu quá trình phát âm và các đặc tính của âm thanh.
ã Chương 2 data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hương pháp mã hoá vùng thời gian.
ã Chương 3 [IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hương pháp mã hoá vùng tần số.
ã Chương 4 :Các kỹ thuật mã hoá đang được sử dụng phổ biến cho các dịch vụ tiên tiến.
ã Chương 5 :Tổng quan các phương thức đánh giá phương thức mã hoá
tín hiệu tiếng nói.