Xử lý tín hiệu số và ứng dụng trong âm thanh số.

- Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 1 Trang: BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- DƯƠNG VĂN THĂNG XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG ÂM THANH SỐ CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS.
- NGUYỄN QUỐC TRUNG Hà Nội – 2016 Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 2 Trang: LỜI NÓI ĐẦU Trên thế giới hiện nay, xử lý tín hiệu số nói chung hay mã hóa băng con nói riêng, đang ngày càng được nghiên cứu sâu hơn để áp dụng cho rất nhiều mục đích khác nhau trong thực tế, như mã hóa tín hiệu, nén tín hiệu.
- đặc biệt là tín hiệu âm thanh.
- Mục đích của mã hóa băng con là nén dữ liệu nhưng vẫn phải đảm bảo chất lượng tín hiệu ở mức cho phép.
- Tuy nhiên, khi rất nhiều năng lượng của tín hiệu có mặt tại một tần số, tai không nghe được năng lượng thấp hơn ở tần số gần đó.
- Ý tưởng cơ bản của mã hóa băng con là để tiết kiệm băng thông tín hiệu bằng cách bỏ đi các thông tin về các tần số bị che mất.
- Tín hiệu thu được, mặc dù không giống như những tín hiệu ban đầu, nhưng nếu thiết kế mã hóa băng con phù hợp thì tai người sẽ không thấy sự khác biệt.
- Khi tiến hành nghiên cứu về mã hóa băng con, tác giải đã lựa chọn phương pháp phân chia bằng các bộ lọc riêng biệt, các bộ lọc thiết kế theo phương pháp dải chuyển tiếp - cửa sổ.
- CÁC BỘ LỌC SỐ VÀ BANK LỌC SỐ.
- Tổng quan về bộ lọc số.
- Các loại bộ lọc số.
- Bộ lọc FIR .
- Bộ lọc IIR .
- Bộ lọc số đa nhịp .
- Các chỉ tiêu thiết kế của bộ lọc số .
- Bộ lọc phân chia.
- Bộ lọc nội suy.
- Bank lọc số.
- Bộ SBC phân chia bằng các bộ lọc riêng biệt.
- Thiết kế các bộ lọc có trong bank lọc SBC bằng phương pháp dải chuyển tiếp – cửa sổ.
- Thiết kế bộ lọc thông thấp (LPF) [4.
- Thiết kế bộ lọc thông dải (BPF) [4.
- Thiết kế bộ lọc thông cao (HPF) [4.
- 37 Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 5 Trang: 2.2.2 Bộ SBC 3 kênh phân chia bằng bộ lọc riêng biệt.
- Bộ SBC 4 kênh phân chia bằng bộ lọc riêng biệt.
- MÔ HÌNH VÀ THIẾT KẾ CHO HỆ THỐNG MÃ HOÁ BĂNG CON (SBC) ĐA KÊNH CỦA LUẬN VĂN.
- Mô hình mã hoá băng con (SBC) đa kênh của luận văn.
- Kết quả so sánh tín hiệu khôi phục .
- So sánh tỉ lệ nén tín hiệu.
- Học viên: Dương Văn Thăng Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 7 Trang: DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ DỊCH NGHĨA SBC Sub-band Coding Mã hóa băng con SBC 632 Mã hóa băng con tổ hợp phân chia [6 3 2] SBC 12642 Mã hóa băng con tổ hợp phân chia SBC đa kênh M =6 Mã hóa băng con 6 kênh dùng trong luận văn SBC đa kênh M =8 Mã hóa băng con 8 kênh dùng trong luận văn LPF Low pass filter Lọc thông thấp BPF Band pass filter Lọc thông dải HPF Hight pass filter Lọc thông cao G Đáp ứng biên độ của bộ lọc GdB Đáp ứng biên độ của bộ lọc tính theo dB Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 8 Trang: DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.
- Các phép toán cơ bản của xử lý tín hiệu số.
- 64 Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 9 Trang: DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.
- Đáp ứng biên độ của bộ lọc số thông thấp.
- Phổ của tín hiệu ra bộ phân chia với hệ số K = 2.
- Sơ đồ tổng quát của bộ lọc phân chia.
- 24 Hình 1.8 Bộ nội suy biểu diễn đầy đủ.
- Phổ của tín hiệu ra bộ nội suy với hệ số L = 2.
- 25 Hình 1.10.
- Sơ đồ tổng quát của bộ lọc nội suy.
- 26 Hình 1.11.
- 27 Hình 1.12.
- 28 Hình 1.13.
- 28 Hình 1.14.
- Đặc tuyến biên độ G(F), 3 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N= 10 và α = 750 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ theo dB của G(F), 3 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 10 Trang: có N= 10 và α = 750 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- 40 Hình 2.10.
- 41 Hình 2.11.
- 42 Hình 2.12.
- 43 Hình 2.13.
- Phổ của tín hiệu đầu vào x(n.
- 43 Hình 2.14.
- Phổ của các băng con sau khi qua bộ lọc.
- 44 Hình 2.15.
- Phổ của tín hiệu khi qua các bộ phân chia.
- 45 Hình 2.16.
- Phổ của tín hiệu khi qua các bộ nội suy.
- Minh họa các bộ lọc có dải chuyển tiếp bằng nhau.
- Đặc tuyến biên độ G(F), 6 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N = 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ theo dB là GdB(F), 6 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N= 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ G(F), 8 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N = 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ theo dB là GdB(F), 8 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N= 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ G(F), 10 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N = 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ theo dB là GdB(F), 10 bộ lọc khi chọn cửa sổ Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 11 Trang: Hamming có N= 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Đặc tuyến biên độ G(F), 12 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N = 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- 57 Hình 3.10.
- Đặc tuyến biên độ theo dB là GdB(F), 12 bộ lọc khi chọn cửa sổ Hamming có N= 20 và α = 82.50 (Lọc thông thấp – nét liền mảnh, lọc thông dải nét đứt mảnh và lọc thông cao nét liền đậm.
- Dạng tín hiệu đầu vào.
- So sánh tín hiệu đầu vào ( hình trên ) và tín hiệu khôi phục qua SBC 632 ( hình dưới.
- So sánh tín hiệu đầu vào ( hình trên ) và tín hiệu khôi phục qua bộ SBC 12642 ( hình dưới.
- So sánh tín hiệu đầu vào ( hình trên ) và tín hiệu khôi phục qua bộ SBC đa kênh với M = 6 ( hình dưới.
- So sánh tín hiệu đầu vào ( hình trên ) và tín hiệu khôi phục qua bộ SBC đa kênh với M = 8 ( hình dưới.
- 71 Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 12 Trang: MỞ ĐẦU + Lý do chọn đề tài Trên thế giới hiện nay, xử lý tín hiệu số nói chung hay mã hóa băng con nói riêng, đang ngày càng được nghiên cứu sâu hơn để áp dụng cho rất nhiều mục đích khác nhau trong thực tế, như mã hóa tín hiệu, nén tín hiệu.
- Đây chính là lý do mà tác giả đã lựa chọn và thực hiện đề tài: “XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG ÂM THANH SỐ”.
- Khi cùng chọn phương pháp thiết kế các bộ lọc riêng biệt bằng dải chuyển tiếp - cửa sổ.
- Các bộ lọc số và bank lọc số Chương 2.
- Mô hình và thiết kế cho hệ thống mã hoá băng con (SBC) đa kênh của luận văn.
- Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 14 Trang: CHƯƠNG 1.
- CÁC BỘ LỌC SỐ VÀ BANK LỌC SỐ 1.1.
- Tổng quan về bộ lọc số Tín hiệu có thể biểu diễn bằng hàm của tần số và được gọi là phổ tần số của tín hiệu, phổ tần số chính là sự mô tả ý nghĩa tần số của tín hiệu.
- [4] Tín hiệu nói chung, tín hiệu âm thanh nói riêng có năng lượng phân bố không đều theo tần số.
- Phổ của tín hiệu âm thanh giảm dần từ miền tần số thấp đến miền tần số cao.
- [4] Bộ lọc số là một hệ thống số dùng để lọc những tín hiệu rời rạc, sơ đồ nguyên lý của một quá trình lọc được minh họa trong sơ đồ hình 1.1.
- Tín hiệu vào tương tự x(t) được lấy mẫu theo tần số lấy mẫu Ts thành tín hiệu rời rạc x(nTs), tín hiệu này được đưa qua bộ biến đổi tương tự số ADC (Analog to Digital Converter).
- Dãy mẫu đã mã hoá được đưa vào bộ lọc số DF (Digital Filter), ở đây các từ mã được tính toán, xử lý theo một thuật toán được gọi là thuật toán lọc.
- Sau khi được thực hiện các thuật toán này thì các từ mã số mới sẽ xuất hiện ở đầu ra của bộ lọc số DF.
- Đó chính là tín hiệu số đã được lọc y(n).
- Sau đó được lọc bởi mạch lọc thông thấp để khôi phục lại tín hiệu tương tự y(t).
- Sơ đồ khối của hệ thống lọc số Như vậy, theo quá trình trên thì tín hiệu vào bị tác động bởi nhiều yếu tố.
- Bản chất của tín hiệu tự nhiên là tín hiệu tương tự, theo như trên hình 1.1 thì tín hiệu tương tự được biến đổi thành tín hiệu số rồi mới được phân tích xử lý, sau đó mới được tái tạo lại thành tín hiệu tương tự.
- Do đó mối quan hệ giữa tín hiệu số và tín hiệu tương tự trong hệ thống lọc phải được xác định một cách hài hoà và đồng nhất.
- [4] Các phép toán cơ bản trong xử lý tín hiệu số được trình bày trên bảng 1.1.
- Luận Văn Tốt Nghiệp Dương Văn Thăng 12B_KTTT.KH 16 Trang: Bảng 1.1.
- Các phép toán cơ bản của xử lý tín hiệu số 1.2.
- Các loại bộ lọc số 1.2.1.
- Bộ lọc FIR Bộ lọc số có đáp ứng xung chiều dài hữu hạn FIR (Finite Impulse Response), với đáp ứng xung h(n): [1], [4.
- Phương trình sai phân của bộ lọc số FIR.
- Ta thấy bộ lọc số FIR có đáp ứng ra y(n) chỉ phụ thuộc vào tín hiệu kích thích tại thời điểm hiện tại và quá khứ nên còn được gọi là bộ lọc số không đệ quy.
- Có thể biểu diễn bộ lọc số FIR dưới dạng: y(n.
- x(n-M)] (1.3) Bộ lọc số FIR luôn luôn ổn định do.
- Bộ lọc IIR

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt