BÀI TẬP MÔN HỌC MULTIMEDIA ĐỀ TÀI DIFFERENTIAL CODING

BÀI TẬP MÔN HỌC MULTIMEDIA
ĐỀ TÀI:DIFFERENTIAL CODING
GVHD: PHẠM VĂN TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG
Multimedia là gì?
Multimedial là phương tiện truyền tải thông tin
DIFFERENTIAL CODING (mã hóa sai lệch)
Mã hóa sai lệch dựa trên các mẫu liền kề,có độ tương quan khá cao.
Mã hóa sai lệch truyền những bít sai lệch nhằm giảm được một số bít tín hiệu không cần thiết.
• A differential PCM coder (DPCM) quantizes and encodes the difference

• General DPCM:(mã hóa sai lệch chung) d(n) = x(n) - a1x(n-1) - a2x(n-2)
-
…
- akx(n-k)

a1, a2,
…
ak are fixed
• Adaptive DPCM: a1, a2,
…
ak are dynamically changed with signal (mã hóa sai lệch thích nghi)


Mã hóa DPCM (Differential Pulse Code Modulation)

Đây là phương pháp mã hóa dự đoán có tổn thất dựa trên nguyên tắc phát hiện sự giống nhau và khác nhau giữa các điểm
ảnh (pixels) gần nhau để tìm cách loại bỏ các thông tin thừa. Phương pháp DPCM còn sử dụng đặc điểm của mắt người (kém
nhạy với mức lượng tử có chênh lệch về độ chói giữa điểm ảnh gần nhau, so với mức lượng tử hóa chênh lệch nhỏ) và cho phép

dùng đặc trưng phi tuyến về lượng tử hóa. Hình vẽ 2 mô tả sơ đồ khối của bộ mã hóa và giải mã DPCM

là một thủ tục chuyển đổi analog thành một tín hiệu kỹ thuật số, trong đó một tín hiệu tương tự được lấy mẫu và sau đó là sự
khác biệt giữa giá trị mẫu thực tế và giá trị dự đoán của nó (giá trị dự đoán dựa trên mẫu trước đó hoặc mẫu) là lượng tử hóa và
sau đó mã hóa hình thành một giá trị kỹ thuật số.

DPCM từ mã đại diện cho sự khác biệt giữa các mẫu không giống như PCM nơi từ mã đại diện cho một giá trị mẫu.

Khái niệm cơ bản của DPCM - mã hóa một sự khác biệt, dựa trên thực tế là hầu hết các nguồn tín hiệu cho thấy tương quan
đáng kể giữa các mẫu liên tiếp để mã hóa sử dụng dự phòng trong các giá trị mẫu trong đó hàm ý tốc độ bit thấp hơn.

Thực hiện các khái niệm cơ bản (được mô tả ở trên) được dựa trên một kỹ thuật mà trong đó chúng ta phải dự đoán giá trị mẫu
hiện tại dựa trên các mẫu trước đó (hoặc mẫu) và chúng tôi có để mã hóa sự khác biệt giữa giá trị thực tế của mẫu và giá trị dự
đoán (sự khác biệt giữa các mẫu có thể được giải thích như dự báo lỗi).
Bởi vì nó là cần thiết để dự đoán giá trị mẫu DPCM là hình thức mã hóa tiên đoán.

Nén DPCM phụ thuộc vào kỹ thuật dự đoán, kỹ thuật dự báo được thực hiện tốt dẫn đến tỷ lệ nén tốt, trong trường hợp khác
DPCM có thể có nghĩa mở rộng so với mã hóa PCM thường xuyên.

Nén tổn thất được xây dựng trên cơ sở độ chính xác của việc khôi phục lại ảnh trong lúc trao đổi nhằm tăng hiệu quả nén. Nếu
kết quả không chính xác (có thể được hiển thị rõ ràng hoặc không) có thể chấp nhận được, sự tăng dần trong việc nén là đáng kể.
Hình 1 DPCM bộ mã hóa (transmitter)
Hình 2: DPCM coder (nhận)
Ưu Điểm
Nhược Điểm
Ưu điểm của loại mã hóa này là nó rất có hiệu quả đối với âm
thanh thoại
Nếu mẫu kế tiếp là gần nhau chúng ta chỉ cần để mã hóa mẫu đầu tiên
với một số lượng lớn các bit:
nhược điểm là phức tạp hơn nhiều so với phương pháp mã hóa

dạng sóng và nó chỉ có thể xử lý được tiếng nói của con người.
Không Thích hợp cho các tín hiệu thay đổi nhanh chóng.

Điều chế xung mã sai biệt (Diffirental Pulse Code Modulation)

Dự đóan đơn giản:

Mã hóa

Ví dụ:

Dữ liệu thật: 9 10 7 6

Dự đóan: 0 9 10 7

Mã hóa: +9, +1, -3, -1
Mã hóa ADPCM

Mã hóa ADPCM không thể cho chất lượng tốt nếu tốc độ bit giảm dưới 16 Kbps. Để
tiếp tục giảm tốc độ bit, cần phải khai thác mô hình tạo tiếng nói. Từ đây, người ta có
khái niệm mã hóa tham số hoặc còn gọi là mã hóa dựa trên mô hình.

Ở đây, các bộ mã hóa tham số hoạt động sử dụng mô hình nguồn tín hiệu được tạo ra
như thế nào và cố gắng trích chọn ra từ tín hiệu đang được mã hóa các tham sô của mô
hình và truyền chúng tới bộ giải mã. Các bộ mã hóa tham số cho tín hiệu thoại còn được
gọi là Vocoder (Voice + Coder).

Điều chế Delta (Delta Modulation)


Là trường hợp của DPCM.

Chỉ dùng 1 bit để chỉ thị sử tăng hay giảm của giá trị tiếp theo (ví dụ: 0 tăng, 1 giảm)

Không thích hợp đối với các tín hiệu thay đổi liên tục.

Điều chế xung mã sai biệt thích nghi ADPCM (Adaptive PCM):

Dữ liệu thực được trừ cho 1 hàm của những giá trị thực trước đó. Ví dụ: giá trị trung bình của những
giá trị trước đó.

Đặc trưng lấy mẫu tốt hơn.

Khác biệt thích nghi điều chế mã xung ( ADPCM ) là một biến thể
khác biệt điều chế mã xung (DPCM) mà thay đổi kích thước của bước lượng tử, cho phép
tiếp tục cắt giảm băng thông cần thiết cho một được tỉ lệ tín hiệu-to-noise .

Thông thường, thích ứng với tín hiệu thống kê trong ADPCM đơn giản gồm có một yếu tố
quy mô thích nghi trước khi lượng tử hóa sự khác biệt trong bộ mã hóa DPCM.
[ 1 ]
Tiêu chí của kỹ thuật mã hóa sai lệch(differential coding)
o
Tiết kiệm đường truyền (băng thông)
o
Tín hiệu thu được là đúng với tín hiệu truyền đi
o
Giảm kích thước tập tin truyền đi nhưng tín hiệu thu được vẫn đảm bảo
o
Thời gian truyền
o

Phát hiện lỗi
o
Tốc độ
Ứng dụng của mã hóa sai lệch

Thường dùng trong các kỹ thuật nén mất, giống như lượng tử thô của sự khác biệt để sử dụng dẫn đến từ mã ngắn hơn.
Điều này sử dụng trong JPEG và thích ứng DPCM( ADPCM) một phương pháp nén âm thanh phổ biến ADPCM có thể
xem như là một siêu âm của DPCM.

Trong ADPCM kích thước lượng tử thích nghi với tốc độ hiện tại trong dạng thay đổi dạng sóng nén.



 !"#$%&'()*+,+-./)
01#!"#$,2#-,34567!"#8#9:;
*
:2-<=
/>"#)"?@A:B1,#"$0CD/>,2E7FGHG,I":BJ
&"&:K#$8#@AL/M#345678#9$&:K)-N<C
&:KO,:2NM$:P$QRSC0PATC!C1A<=
:K%)&")0MMU,C!9$8#/M#,-NKV

WSX&N<=!"#)$/>Y0Z:!"#G")$#$
[N"&:K!$,2BP:;-W"&C-@:2
X
Ví dụ về ứng dụng của mã hóa sai lệch (cổng G.726)

G.726 ADPCM là gì?

ADPCM là một thuật toán nén bằng giọng nói hoạt động trong lĩnh vực thời gian bằng cách dự đoán

mẫu thời gian tiếp theo dựa trên quang phổ và biên độ của các dữ liệu trước đó . khối
sơ đồ trong Hình 1 cho thấy hiệu trưởng của một coder giọng nói ADPCM . thích nghi

G.726 là một thuật toán ADPCM tiêu chuẩn theo quy định của ITU để giảm 64 KBps A-law hoặc m- pháp luật dữ liệu logarit của một đường dây điện
thoại bình thường với bất kỳ 16 Kbps, 24 Kbps, 32 Kbps,
hoặc 40 Kbps. Các đặc điểm kỹ thuật toán học đầy đủ là bản quyền ITU

g726.h:Tập tin này cung cấp các định nghĩa bên ngoài các chức năng lắp ráp c- có thể được gọi . Tất cả
các chức năng này trừ G726_all_reset và G726_reset thực hiện hai kênh chức năng. Hai tham số đầu tiên là các thông số đầu vào . Hai công paralel

G726_reset ( ngắn Channel, Boolean Giải mã , Boolean Mã hóa ):WSRNX%-$%\##/>T$$M#U&]
UM!"#)C!)$QC#&S&:K&Q%^"$%&$_CN&H`+L/)L/)aL/)
$Qb
L/)3#c$QXJ^"&:K&]d#$+e##/



Rate A-Law m-Law Linear1 A-Law m-Law Linear

Cycles Cycles Cycles MHz MHz MHz

16 562 560 524 4.496 4.480 4.192 24 566 564 526 4.528 4.512 4.208 32 574 572 530
4.592 4.576 4.240 40 595 593 542 4.760 4.744 4.336

Bảng 2: Bảng Counts Cycle và Megahertz cho hai kênh
Nhận xét:

Mã hóa sai lệch tiết kiệm được thời gian truyền

Chỉ truyền những bít sai lệch so với tín hiệu ban đầu gởi di.


Phát hiện được độ sai lệch giữa hai chuỗi bít được gởi đi

Đòi hỏi phía giãi mã phải hiểu được phương thức truyền
Nguồn tài liệu tham khảo:

f 0$M0,.#M.##UR##,##+(g.

f #M$#,.M/#.bb#-$#$-R#.0M0M
.g*`(##$#$#RM,###M##$#
M##

f 0$M0,.#M.#$UR##,####
#$###,#M#$RM$0#$M+(g(`.

f /,MM.h$.#/i#j#$kkM0#

f ccc/h# 4#,M.77.Tl6e77e63mmno.$0M*g

f cccMM#/M#.p/#.`.0qMM#0h

f $$-/$$M$,.$$-/i0j-*U
eU^6rj53a`rj53a`r0<jM0#k0qMM#k$0r/$
Mjr$/j$U\sc(tur/j3tvEUl056(4U`+L/wm^xhrj,r/#j
yrMj3$xmyms(3zs$cTcr,M0jb6FE+3ncT{,j$M#Mr<j
M0#|b0qMM#|b$0rhjh#/M

f /#qM0./#`.$/M/.MM/./#abb.

NHÓM CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE.

CÓ GÌ THIẾU SÓT MONG THẦY VÀ CÁC BẠN GÓP Ý ĐỂ SAU NÀY
HOÀN THÀNH TỐT HƠN VỀ BÀI BÁO CÁO