TTNT. p.1 BÁO CÁO BÁO CÁO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN Đề tài: Tìm hiểu và xây dựng chương trình nén, giải nén audio theo chuẩn nén AAC. GVHD: Nguyễn Trung Thành Nhóm 6: Lê Thanh Sơn Bùi Tuấn Huy TTNT. p.2 I. Mã hóa âm thanh tiên tiến hay Advanced Audio Coding (AAC): 1.Giới thiệu chung về AAC: - AAC là là một định dạng âm thanh đa năng nén kiểu lossy được định nghĩa theo tiêu chuẩn MPEG-2 và được phát triển bởi liên minh Fraunhofer, Dolby, Sony và AT&T. - AAC được phát triển nhằm thay thế cho định dạng âm thanh đã quá nổi tiếng MP3 để tích hợp trong container MP4-một container của MPEG-4 tiêu chuẩn hỗ trợ đầy đủ các tính năng phụ. TTNT. p.3 - Dạng định này được phát triển để xóa đi những chỗ yếu của MP3 và nâng cao phương pháp mã hóa đã có. Do vậy những tín hiệu thu của âm thanh hay tiếng động sẽ được nhận biết và mã hóa 1 cách hiệu quả hơn hoặc những vấn đề của Pre-Echo sẽ giảm thấp xuống nhiều. 2.Chuẩn MPEG. - Chuẩn MPEG là chuỗi các chuẩn nén với mục đích là mã hoá tín hiệu hình ảnh và âm thanh cho DSM (Digital Storage Media) ở tốc độ bit từ 1,5 tới 50 Mb/s. Các chuẩn MPEG tiến tới tối ưu hoá cho những ứng dụng video động và các đặc điểm của nó cũng bao gồm một thuật toán cho việc nén dữ liệu audio với tỉ lệ khoảng từ 5:1 cho tới 10:1. TTNT. p.4 - Chuẩn nén AAC đã đươc chuẩn hóa như một phần của MPEG-2 và MPEG-4 - Cấu trúc một hệ thống MPEG gồm 3 phần chính: -Bộ đồng bộ và dồn kênh tín hiệu Audio và Video. -Hệ thống Video. -Hệ thống Audio. TTNT. p.5 II. PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ AUDIO CỦA MPEG. 1.Quá trình mã hoá: Trong quá trình mã hoá Audio của MPEG, hiệu ứng che mặt nạ (Masking) là quan trọng nhất, nó xảy ra trong miền tần số. Để tách đặc tính này phổ tín hiệu audio được tách thành các băng tần con với độ phân giải thời gian và tần số phù hợp với các độ rộng băng tần tới hạn của HAS (Human Audio System). Cấu trúc cơ bản của bộ mã hoá MPEG tín hiệu Audio TTNT. p.6 TTNT. p.7  Quá trình mã hoá tín hiệu Audio được thực hiện như sau:  Đầu tiên tín hiệu audio được chuyển về miền tần số, và toàn bộ giải phổ của nó được chia thành 32 băng con thông qua bộ lọc băng con.  Lọc băng con: Phổ tín hiệu được chia thành các băng con có độ rộng dải thông bằng nhau. Nó tương tự như quá trình phân tích tần số của HAS, chia phổ tín hiệu audio thành các băng tới hạn. Độ rộng của các băng tới hạn có thể thay đổi. Dưới 500Hz, độ rộng dải băng là 100Hz, và nó tăng tới vài KHz khi tần số trên 10KHz. Dưới 500Hz, một băng con có tới vài băng tới hạn. TTNT. p.8  Các bộ lọc băng con có một phần nhỏ gối lên nhau và thông thường sử dụng cho các mẫu kề nhau trong miền thời gian. Mỗi tín hiệu băng con sau đó được lượng tử hoá đều với các bit chỉ định đặc trưng nhằm bảo vệ dải băng con bằng tỉ số tích cực masking trên tạp âm (MNR). Tỉ số này có tính tích cực khi đường cong các mức chặn ở trên mức tạp âm.  Băng chuyển đổi: Thuật toán chuyển đổi DCT (MDCT) thường được sử dụng để biến đổi tín hiệu audio từ miền thời gian sang miền tần số thành một số lượng lớn các băng con (từ 256 đến 1024). Giống như lọc băng con, trong các băng chuyển đổi nằm kề nhau. TTNT. p.9  Lọc băng ghép: Đây là sự kết hợp giữa các bộ lọc băng con và các bộ lọc băng chuyển đổi. Đầu tiên tín hiệu được chia thành 32 băng con bởi bộ lọc băng, sau đó thuật toán MDCT được áp dụng cho được 18 mẫu trong từng băng con, tạo ra tổng cộng 576 băng hẹp (41,67Hz với tần số lấy mẫu là 48KHz). Đạt được độ phân tích về thời gian là 3,8ms.  Một đặc tính quan trọng của bộ lọc băng là độ phân tích có tính thoả hiệp. Một bộ lọc băng có độ phân tích thấp (nghĩa là băng tần rộng) sẽ cho một số lượng nhỏ các băng con và các thành phần âm của hầu hết phổ tín hiệu audio nằm trong băng con. Khi hiệu lực kỹ thuật mức ngưỡng masking giảm đi thì cần rất nhiều bit cho lượng tử hoá tín hiệu của mỗi băng con. Tuy nhiên, việc số lượng các băng con giảm đi trong bộ lọc này đồng nghĩa với việc phức tạp của bộ mã hoá và giải mã giảm đi, trong khi lại đạt được độ phân tích tạm thời khá tốt (nghĩa là trong khoảng thời gian ngắn) TTNT. p.10 [...]... tín hiệu và mức nhiễu bằng “Mô hình tâm sinh lý nghe - Psychoacoustic model”  Cuối cùng là mỗi băng con đó được lượng tử hoá thông qua lượng tử các thành phần nghe thấy trong mỗi băng Nó đi kèm với mã Huffman để mã hoá các giá trị phổ tín hiệu và cho nén số liệu tốt hơn và định dạng số liệu  TTNT p.13 2 Quá trình giải mã Quá trình giải mã dùa trên cơ sở thực hiện thuật toán ngược với quá trình mã... bit đã mã hoá, được đưa tới bộ giải khung số liệu để giải mã entropy từ đó lấy ra các số liệu phụ, phát hiện lối sửa sai, tách kênh tín hiệu để đưa tới bộ tái tạo  Bộ tái tạo sẽ tái tạo lại các giá trị của băng đã lượng tử để xây dựng lại các băng tần nguyên thủy, đồng thời chuyển các giá trị băng này thành các băng tần số tín hiệu audio  Cuối cùng các băng tín hiệu audio được đưa qua băng lọc tổng...Một bộ lọc băng có độ phân tích cao sinh ra một lượng lớn các băng tần con và các thành phần âm của phổ tín hiệu audio không nằm trong tất cả các băng con Các băng con không có thành phần âm không cần mã hoá, theo đó, kết quả là bộ mã hoá số liệu sẽ không gây tổn hao Các băng hẹp có thể tái tạo tốt hơn băng tới hạn theo đặc tính của HAS Tuy nhiên độ phân tích về thời gian kém  Như vậy, từ ý nghĩa... nhiên độ phân tích về thời gian kém  Như vậy, từ ý nghĩa của bộ lọc băng thích ứng chỉ ra rằng, một bộ lọc băng chuyển đổi 256 dải có độ phức tạp giống như bộ lọc băng 32 dải con Các đặc tính của quá trình lọc băng được chỉ ra như:  TTNT p.11 Độ phân tích về thời gian = độ dài của các mẫu trong khối lọc x 20,83ms Một mẫu tồn tại trong khoảng thời gian 20,83ms với tần số lấy mẫu là 48KHz Thông số này... thời chuyển các giá trị băng này thành các băng tần số tín hiệu audio  Cuối cùng các băng tín hiệu audio được đưa qua băng lọc tổng hợp, chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian để tạo ra các mẫu audio PCM  TTNT p.15 . Tìm hiểu và xây dựng chương trình nén, giải nén audio theo chuẩn nén AAC. GVHD: Nguyễn Trung Thành Nhóm 6: Lê Thanh Sơn Bùi Tuấn Huy TTNT. p.2 I. Mã hóa âm thanh tiên tiến hay Advanced Audio. đồng bộ và dồn kênh tín hiệu Audio và Video. -Hệ thống Video. -Hệ thống Audio. TTNT. p.5 II. PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ AUDIO CỦA MPEG. 1.Quá trình mã hoá: Trong quá trình mã hoá Audio của. động và các đặc điểm của nó cũng bao gồm một thuật toán cho việc nén dữ liệu audio với tỉ lệ khoảng từ 5:1 cho tới 10:1. TTNT. p.4 - Chuẩn nén AAC đã đươc chuẩn hóa như một phần của MPEG-2 và