lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Bởi: phạm văn LƯỢNG TỬ HÓA KHÔNG ĐIỀU ĐẶN ( Nonuniform Quantization ) Hình 7.18 lượng tử hoá Hình 7.18a, vẽ lượng tử hoá đặn Khoảng trị mẫu chia thành vùng lượng tử mà vùng có cở với vùng khác Thí dụ, với lượng tử hoá bit ta chia toàn thể trị mẫu thành vùng Trong vài trường hợp, ta lại dùng lượng tử hoá không đặn Các khoảng lượng tử hoá không hoàn toàn cở với ( Hình 7.18 b ) Hàm lượng tử hoá hình 7.18b có tính chất khoảng cách mức lượng tử không Và mức output điểm khoảng 1/6 lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Giả sử đoạn nhạc, điện tín hiệu nằm khoảng -2 đến +2 Nếu ta dùng lượng tử hoá đặn bit, tất điện và1/2V mã hoá thành code word 100 Mã tương ứng với output tái tạo có trị là1/2V Tương tự, tất mẫu nằm 1,5 V mã hoá thành code word 111, tương ứng với trị output tái tạo là7/4V Với nhạc " Soft " tín hiệu không vượt quá1/2V quảng dài, nên độ rõ nhạc bị Sự lượng tử hoá đặn cho độ phân giải mức cao thấp Hình 7.18b: Si: Vùng lượng tử hóa Sqi: Trị làm tròn Ta thấy ( phần sau ) vùng lượng tử hóa chọn, trị làm tròn chọn, trọng tâm ( center of gravity ) phần tương ứng mật độ xác xuất Hình 7.19 thí dụ biểu diễn cho hàm mật độ xác xuất ( giống mật độ Gauss ) Ta chia làm vùng ( từ S0 đến S8 ) Nếu vùng lượng tự hóa cho trị làm tròn xấp xĩ gần trọng tâm vùng ( Sqi ) Hình 7.19:Mật độ xác xuất tín hiệu Mặc dù tai người nhạy thay đổi mức cao Đáp ứng tai người không tuyến tính Vì vậy, ta dùng cách lượng tử hoá không đều: Các bước lượng tử hoá nhỏ mức thấp bước lượng tử hoá lớn mức cao Nén giải nén (Companding) 2/6 lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Dạng phổ biến LTH không đặn " companding " thuật ngữ lấy từ thuật ngữ " compressing & expanding " ( nén & giại nen) Việc xử lý hình 7.20 Tín hiệu gốc nén dùng linh kiện phi tuyến không nhớ Sau đó, tín hiệu bị nén lượng tử hoá đặn Sau truyền đi, tín hiệu giãi mã phải trương cách dùng hàm phi tuyến ngược lại với hàm dùng nén Hình 7.20:Companding - Trước hết, ta phân giải tiến trình nén Trước LTH, tín hiệu bị làm biến dạng hàm tương tự thấy hình 7.21 Nó nén trị lớn input lúc làm tăng trị nhỏ Nếu tín hiệu analog đưa vào mạch nén, output LTH đặn, kết tương đương với LTH với bước bắt đầu nhỏ dần lớn mức tín hiệu cao ( hình 7.21 ) Ta chia output mạch nén làm vùng Hàm dùng để chuyển đổi giới hạn vùng thành hoành độ ( biểu diễn tín hiệu vào không bị nén ) Nhớ vùng trục bắt đầu nhỏ lớn trị s gia tăng 3/6 lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Hình 7.21:Phương thức nén Áp dụng tiêu biểu Companding truyền tiếng nói Bắc Mỹ Nhật sử dụng đường cong chuẩn, gọi " Compading " theo luậtmuy Châu Âu có kiểu khác hơn, gọi Alaw Compading Công thức nén muy.law Hàm vẽ cho vài trị chọn lựa củamuy Thông sốmuy định nghĩa độ cong hàm Trị thường dùng nhất: muy = 255 4/6 lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Hình 7.22: Nén theo luậtmuy (muy Law Compeding ) * Một cách để sử dụng mạch Compandingmuy255 mô hệ phi tuyến có đường cong liên hệ vào/ giống đương congmuy255 Rồi cho trị mẫu vào hệ thống lượng tử hoá đặn tín hiệu cách dùng mạch A/D bit * Một cách khác tính xấp xĩ đường congmuy255 cách tuyến tính hoá phần, hình 7.23 Ta vẽ phần dương input Đường cong hàm lẽ Ta tính xấp xĩ phần dương đường cong đoạn thẳng Ta chia phần output dương thành đoạn nhau( Hậu chia input thành vùng không ) Trong đoạn này, ta lượng tử hoá bit Vậy vùng ( vùng input ) chia làm 16 vùng phụ, tổng cộng 128 vùng cho phía trục Vậy ta có 256 ( =28 ) vùng, tương ứng với LTH bit 5/6 lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Hình 7.23: Sự tính xấp xĩ tuyến tính hóa phầnmuy255 * Kỹ thuật gửi trị mẫu gửi bit mã hoá sau : - bit dùng để cực tính mẫu: cho dương cho âm - bit dùng để nhận dạng trị mẫu nằm đoạn tuyến tính hoá - bit dùng để nhận dạng mức LTH vùng lấy mẫu quan hệ logarithm luậtmuy255 đưa đến phụ thuộc thú vị đoạn: Mỗi đoạn trục input rộng gấp đôiđoạn bên trái Độ phân giải đoạn thứ nhất, vậy, gấp đôi đoạn Và Vùng thứ ( kể từ gốc ) trục input gồm khoảng có độ phân giải cho trị mẫu với độ phân giải LTH đặn dùng A/D bit Độ phân giải vùng bên trái giống LTH đặn bit Tương tự, dịch bên trái, vùng có độ phân giải mạch LTH đặn nhiều bit so với vùng kế cận 6/6 ... lượng tử hoá nhỏ mức thấp bước lượng tử hoá lớn mức cao Nén giải nén (Companding) 2/6 lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Dạng phổ biến LTH không đặn " companding " thuật ngữ.. .lượng tử hóa không điều đặn ( nonuniform quantization ) Giả sử đoạn nhạc, điện tín hiệu nằm khoảng -2 đến +2 Nếu ta dùng lượng tử hoá đặn bit, tất điện và1/2V mã hoá... hiệu không vượt quá1/2V quảng dài, nên độ rõ nhạc bị Sự lượng tử hoá đặn cho độ phân giải mức cao thấp Hình 7.18b: Si: Vùng lượng tử hóa Sqi: Trị làm tròn Ta thấy ( phần sau ) vùng lượng tử hóa