MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

Chương 1 5

LÝ THUYẾT CHUNG VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5

1.1. TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG RỜI RẠC THEO THỜI GIAN . 5

1.2. BIỂU DIỄN SỰ BIẾN ĐỔI CỦA TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG . 6

1.2.1. Biến đổi sang miền Z . 7

1.2.2. Biến đổi Fourier 8

1.3. BỘ LỌC SỐ 9

1.3.1 Hệ thống FIR 11

1.3.2. Hệ thống IIR 13

1.4. LẤY MẪU 17

1.5. DFT VÀ FFT . 19

1.5.1. DFT . 19

1.5.2. FFT . 21

Chương 2 . 28

MÃ HÓA BAND CON 28

2.1. CÁC HỆ THỐNG LỌC SỐ NHIỀU NHỊP . 28

2.1.1. Bộ lọc phân chia . 28

2.1.2. Bộ lọc nội suy . 33

2.1.3. Bé läc biÕn ®æi nhÞp lÊy mÉu víi hÖ sè h÷u tØ 36

2.2. BANK LỌC SỐ QMF . 43

2.2.1. Bank lọc số phân tích . 44

2.2.2. Bank lọc số tổng hợp . 45

2.2.3. Bank lọc hai kênh QMF . 45

2.3. MÃ HÓA BAND CON CỦA TÍN HIỆU TIẾNG NÓI 51

2.3.1. Cấu trúc dạng cây phân giải đều . 52

2.3.2. Cấu trúc dạng cây đa phân giải (Multiresolution) 55

2.4. MỘT SỐ LOẠI MÃ 57

2.4.1. Lượng tử hóa (Quantizing) 57

2.4.2. Mã hóa đều theo phương pháp so sánh . 59

2.4.3. Mã hóa theo phương pháp phản hồi phi tuyến . 64

2.5. GIẢI MÃ . 66

Chương 3 . 67

MÔ PHỎNG MÃ HÓA BAND CON . 67

3.1. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB 67

3.2. CÁC KHỐI TRONG SIMULINK . 68

3.2.1. Bộ lọc số (Digital Filter) 68

3.2.2. Bộ nội suy và bộ phân chia . 68

3.2.3. Bộ mã hóa và giải mã . 69

3.2.4. Bộ khuếch đại (Gain) 70

3.3. MÔ PHỎNG MÃ HOÁ BAND CON 71

KẾT LUẬN 73

CÁC THUẬT NGỮ VÀ BẢNG CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG ĐỒ ÁN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 75

LỜI MỞ ĐẦUTrước kia, thông tin được xử lý hoàn toàn bằng tín hiệu tương tự hay khi tín hiệu số với các linh kiện điện tử các mạch logic phức tạp và cồng kềnh, giá thành lại cao. Ngày nay, đi liền với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ là sự phát triển vượt bậc của máy tính đã làm gia tăng một cách mạnh mẽ các ứng dụng của XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ (Digital Signal Proccesing). Trong xử lý tín hiệu, nhờ các linh kiên điện tử đã được tích hợp sẵn cùng những chiếc máy tính hiện đại gọn nhẹ, dễ sử dụng thì tin tức được số hóa và xử lý bằng các thuật toán đã được lập trình với tốc độ ngày càng cao. Do đó, xử lý tín hiệu số đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: thông tin liên lạc, phát thanh truyền hình, trong đo lường và tự động điều khiển và các nghành công nghệ khác.

Trong xử lý tín hiệu do dải tần số đưa vào xử lý rất rộng, các thành phần tần số không mong muốn sẽ gây nhiễu cho tín hiệu sau xử lý. Đặc biệt là trong các lĩnh vực như xử lý tín hiệu hình ảnh, tín hiệu âm thanh trong khi dải tần phải xử lý là rất rộng, các thành phần tần số cao sẽ gây ra nhiễu tín hiệu khi xử lý, vậy vấn đề đặt ra ở đây là làm thế nào để có thể nén được tín hiệu hay thu hẹp dải tần tín hiệu xử lý mà vẫn không làm mất thông tin.

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp đã và đang được nghiên cứu rộng rãi để để xử lý tín hiệu âm thanh. Tất cả đều với mục đích chung là làm thế nào để biểu diễn tín hiệu âm thanh với ít bít nhất để giảm bề rộng của dải tần xử lý và loại bỏ các thành phần không mong muốn ở dải tần cao trong khi vẫn giữ được âm thanh trung thực.

Do tín hiệu âm thanh (tiếng nói) thì năng lượng của phổ tiếng nói tập trung ở miền tần số thấp, ở miền tần số cao thì năng lượng của phổ âm thanh rất nhỏ. Các phương pháp nén tín hiệu trước đây, tiếng nói được mã hóa trong toàn bộ dải tần của tín hiệu, như vậy gây ra sự dư thừa thông tin khi mã hóa trong miền tần số cao. Ý tưởng của đề tài MÃ HÓA BAND CON là chia dải tần của tín hiệu âm thanh thành nhiều dải con và mã hóa ở mỗi dải tần một số lượng bít khác nhau, ở dải tần cao thì mã hóa với số bít thấp hơn ở dải tần số thấp sẽ làm giảm một cách đáng kể không gian lưu trữ trong truyền phát, điều này làm cho việc mã hóa hay nén tín hiệu âm thanh tối ưu hơn, và nó cũng làm giảm bớt các thành phần tín hiệu không mong muốn.

Nội dung của đề tài được chia ra làm ba phần:

Chương 1. Lý thuyết chung về xử lý tín hiệu số.

Chương 2. Mã hóa band con

Chương 3. Mô phỏng hệ thống mã hóa band con bằng Matlab-simulink.

Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy, các cô cùng các bạn trong lớp. Đặc biệt là thạc sĩ Nguyễn Văn Dương người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này.

Tôi xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Nguyễn Văn Dương, các thầy cô trong tổ bộ môn điện tử viễn thông đồng các thầy cô trong trường ĐHDL Hải Phòng và các bạn trong lớp ĐT901 đã giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án mà nhà trường và tổ bộ môn giao cho.