Mục lục 1

Lời nói đầu 3

PHẦN I . LÝ THUYẾT 4

CHƯƠNG 1. CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ÂM THANH 5

I. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN - SÓNG CƠ 6

1.1. Sự hình thành sóng trong môi trường đàn hồi 6

1.2. Các đặc trưng của sóng. 7

1.3. Phương trình sóng. 8

II. SÓNG ÂM VÀ ĐẶC TÍNH ÂM THANH. 8

2.1 Dao động âm và sự truyền dao động. 8

2.2 Đơn vị vật lý của âm thanh. 9

2.3. Đặc tính sinh lý về sự cảm thụ âm. 12

CHƯƠNG 2. WAVE FILE. 16

I. MULTIMEDIA WINDOWS. 16

II. CẤU TRÚC WAVE FILE. 17 2.1 RIFF file. 17

2.2 Cấu trúc File Wave. 17

III. ĐỌC RIFF FILES 21

CHƯƠNG 3. LÝ THUYẾT XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 25

I. TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG RỜI RẠC 25

1. Giới thiệu 25

2. Đáp ứng xung trong hệ TTBB 25

3. Tính chất của tổng chập của hệ TTBB 26

4. Hệ nhân quả 27

5. Tính ổn định 27

6. Phương trình sai phân tuyến tính hệ số hằng 28

7. Biểu diễn các hệ rời rạc trong miền tần số 28

8. Định lý lấy mẫu Shannon 30

II. PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER RỜI RẠC 30

1. Chuỗi Fourier rời rạc của tín hiệu rời rạc tuần hồn 30

2. Biến đổi Fourier rời rạc của tín hiệu có độ dài hữu hạn 31

3. Phép biến đổi nhanh Fourier (FFT) 32

CHƯƠNG 4. GIỚI THIỆU VỀ MPEG. 33

I. GIỚI THIỆU. 33 1. MPEG là gì? 33 2. So sánh các chuẩn MPEG 33 3. Aâm thanh MPEG 34 4. Các khái niệm cơ bản 35

5. Hoạt động 38

II. CÁC KHÁI NIỆM TRONG ÂM THANH MPEG 40 1. Lược đồ mã hóa Perceptual Sub-band 40 2. Giải thích hiệu qủa che (masking efficiency) 41

3. Các lớp của âm thanh MPEG 43

III. CÁC THÔNG SỐ. 45

CHƯƠNG 5. CÁC GIẢI THUẬT NÉN ÂM THANH 50

I. LÝ THUYẾT THÔNG TIN 50

II. CÁC GIẢI THUẬT NÉN KHÔNG CÓ TỔN THẤT 51

1. Mã hóa Huffman 51

2. Mã hóa Huffman sửa đổi 53

3. Mã hóa số học 54

4. Giải thuật Lempel-Ziv-Welch (LZW) 55

III. CÁC GIẢI THUẬT NÉN CÓ TỔN THẤT 57

1. Các phương pháp nén âm thanh đơn giản 57

2. Nén âm thanh dùng mô hình âm tâm lý 57

3. Nén âm thanh theo chuẩn MPEG 58

PHẦN II. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 60

CHƯƠNG 6. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU 61

I. SƠ ĐỒ KHỐI. 61

II. CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ ĐỊNH NGHĨA 62

A. CẤU TRÚC DỮ LIỆU 62

1. Các cấu trúc về file 62

2. Các cấu trúc về dòng bít dữ liệu 63

3. Các cấu trúc để định dạng dòng bít dữ liệu 63

4. Các cấu trúc huffmancodetab. 67

5. Các cấu trúc tính MDCT 67

6. Các cấu trúc scalefac_struct 67

B. CÁC ĐỊNH NGHĨA 68

1. Các định nghĩa dùng trong truy xuất dữ liệu 68

2. Các định nghĩa dùng trong tính tốn FFT 68

3. Các định nghĩa dùng trong định dạng dòng dữ liệu 68

4. Các định nghĩa dùng trong bộ mã hố Huffman 68

5. Các định nghĩa dùng trong phân tích dữ liệu 69

6. Các định nghĩa dùng trong mô hình âm tâm lý 69

7. Các định nghĩa dùng trong truy xuất nhập dữ liệu 69

8. Các định nghĩa dùng trong cấu trúc file Wave và file Mpeg 69

III. LƯU ĐỒ 71

CHƯƠNG 7: GIAO DIỆN VÀ THUYẾT MINH CHƯƠNG TRÌNH 75

I. GIỚI THIỆU 75

II. GIAO DIỆN 75

III.CHƯƠNG TRÌNH 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Lời nói đầu

Công nghệ thông tin là ngành công nghiệp mũi nhọn của thế giới nói chung và của việt nam nói riêng, nó đã phát triển mạnh mẽ không ngừng trong những năm gần đây. Khi đời sống được nâng lên khoa học kỹ thuật phát triển nhu cầu về giải trí cũng đa dạng lên, các loại hình giải trí không ngừng gia tăng và ngày càng phong phú, đa dạng các loại hình giải trí như: trò chơi điện tử, nghe nhạc xem phim, xem ca nhạc(video), và đặc biệt là những trong chơi dạng không gian ba chiều. Sự phát triển ồ ạt này đã dẫn tới ngành công nghệ phần cứng đã không thể đáp ứng được những đòi hỏi về lưu trữ, đồng hành với sự phát triển này là mạng máy tính đó chính là Internet ngày càng phát triển số lượng người tham gia truy cập ngày càng lớn và nhu cầu của họ thì ngày càng phong phú và đa dạng về tất cả các loại hình nói trên. Do đó tốc độ truy cập, tốc độ truyền tải trên mạng được quan tâm hơn để cho người dùng không phải sốt ruột ngồi chờ những trang web mà mình truy cập, họ không phải bực mình khi download những file âm thanh và những bài hát mà họ ưa thích vì đường truyền quá chậm trong khi công nghệ phần cứng đã phát triển mạnh. Chính vì vậy các nhà nghiên cứu phần mềm đã chú ý đến việc phát triển phần mềm để hỗ trợ phần cứng. Họ đã tạo ra những chương trình phần mềm hỗ trợ tích cực phần cứng, từ đó đã ra đời những phần mềm nén âm thanh, hình ảnh, nén video, tách âm thanh từ những file video…để tạo ra những dạng âm thanh, hình ảnh, video như mindi, mpeg, mp3, mp4… những file ảnh dạng gif, jpeg…với dung lượng lưu trữ vô cùng nhỏ mặc dù chất lượng có giảm đi đôi chút nhưng không đáng kể so với những gì nó đạt được để truyền tải, truy cập nhanh hơn.

Sự tồn tại của chuẩn JPEG (Joint Photographic Experts Group) chỉ để giảm tốc độ bit và chủ yếu phục vụ cho hình ảnh, rõ ràng là không đủ đáp ứng cho hình ảnh động có kèm âm thanh. Để đáp ứng nhu cầu của thị trường, một nhóm các chuyên gia về hình ảnh động (Moving Picture Experts Group), gọi tắt là MPEG, được thành lập để nghiên cứu đưa ra những lược đồ mã hóa phù hợp cho việc truyền hình ảnh động và ghi lại chúng theo tiêu chuẩn trong các thiết bị lưu trữ số như CD-ROM, Video CD..

Phần trình bày của luận văn chỉ nằm trong khuôn khổ "Aâm thanh". Do đó mọi vấn đề liên quan tới hình ảnh sẽ không được đề cập tới, dù chuẩn MPEG là dùng cho cả âm thanh và hình ảnh.

Mục tiêu của đề tài chủ yếu chỉ để tìm hiểu về các phương pháp mã hố và nén âm thanh theo chuẩn Mpeg, từ đó dựa trên một số source code (viết bằng C) đã có trên mạng Internet viết lại bằng ngôn ngữ Visual C++, nhằm hiểu sâu hơn về giải thuật, đồng thời tạo ra một giao diện thân thiện hơn.

Do trình độ và kiến thức có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong thầy tham gia và giúp đỡ em để em hồn thành được tốt hơn.

Em xin chân thành cám ơn thầy đã tạo điều kiện thuân lợi nhất giúp em hồn thành báo cáo này.