multimedia

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 19 trang )

<b>BIỂU DIỄN THÔNG TIN ĐA PHƯƠNG TIỆN</b>

<b>1,Introduction(giới thiệu)</b>

<b>2,Digitization principles(Nguyên tắc số hóa</b>

)

2.1 Analog signal(Tín hiệu tương tự)

2.1.1 Sampling rate(Tốc độ lấy mẫu)

2.1.2 Quantization intervals(Khoảng lượng tử)
2.2 Encoder design(Thiết kế bộ mã hóa)

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>1,Introduction(giới thiệu)</b>

Tất cả các thơng tin được máy tính sử lý và lưu trữ đều ở dạng
số. Vì vậy phải mã hóa tất cả các dữ liệu là một việc vơ cùng
quan trọng. Và con để đơn giản và dễ hiểu thì dữ liệu mà con
người tiếp nhận phải biến đổi từ mã máy sang ngôn ngữ tự nhiên
là cần thiết.

<b> Với dạng Text: Được biểu diễn bằng chuỗi các ký tự </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Mã hóa bảng mã ACSII và các ký tự đặc biệt:

Ảnh Raster: biểu diễn bằng tập hợp các phần tử ảnh(pixel)
Ảnh Vector: Biểu diễn bằng tập các đoạn thẳng, đoạn cong

định nghĩa bằng đại lượng toán học

? Các phần tử ảnh,đoạn thẳng, đoạn cong này mã hóa thành

dãy nhị phân lần lượt từ tọa độ đầu đến kết thúc

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Là tín hiệu điện có tần số và biên độ thay đổi liên tục theo
thời gian. Để mã hóa Cách đơn giản nhất là mã hoá bằng cách
xấp xỉ dao động sóng âm bằng một chuỗi các byte thể hiện biên
độ dao dộng tương ứng theo từng khoảng thời gian bằng nhau.

Quá trinh biến đổi từ tín hiệu liên tục sang tín hiệu số được mơ
tả như sau:

Khi máy tính nhận được tín hiệu vào từ thiết bị vào ra máy
tính sẽ mã hóa tín hiệu (signal encoder). Ở giai đoạn này thiết bị
mã hóa chuyển đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu rời rạc.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Mơ phỏng q trình lấy mẫu:

Sau khi lấy mẫu thiết bị mã hóa sẽ tiến hành lượng tử hóa tức
là từ mẫu đã lấy biểu diễn thành dạng số

Quá trình Lượng tử hóa:

Lượng tử hố là q trình xấp xỉ các giá trị của tín hiệu lấy
mẫu s(nT) bằng bội số của một giá trị q (q gọi là <i><b>bước lượng </b></i>
<i><b>tử). </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Đây là mơ phỏng qua trình lượng tử hóa một tín hiệu tín hiệu
tương tự đã được chuyển đổi thành tín hiệu số dạng giống như
một hình bậc thang.

<b>2, Digitization principles(Ngun tắc số hóa)</b>

Trong phần này chúng ta cùng tìm hiểu:

2.1Biểu diễn tín hiệu tương tự như thế nào

2.2Thiết kế bộ mã hóa tín hiệu tương tự thành tín hiệu
<b>số </b>

2.2.1 Quá Trình lấy mẫu:

Sampling rate(Tỉ lệ lấy mẫu)
Nguyên tắc lấy mẫu

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Quantization intervals(Khoảnglượng tử hóa)

Biểu diễn bao nhiêu bit nhị phân trog một mẫu
đã lấy

<b>2.1 Analog signal(tín hiệu tương tự)</b>

Bất kỳ một tín hiệu liên tục nào cũng được biểu diễn dạng
như hình a như sau:

Có thể sử dụng phương pháp phân tích Fourier

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Băng thông(Bandwidth) là dải tần số mà tín hiệu tập trung
vào mặc dù một dạng tín hiệu cho trước có thể chứa nhiều thành
phần tần số trong một dải tần rất rộng nhưng trên thực tế bất kỳ
một môi trường truyền nào cũng chỉ đáp ứng được việc đáp ứng
một dải hữu hạn các tần số của tín hiệu.

Khỏang thành phần tần số tạo nên tín hiệu hình Sin được gọi
là băng thơng của tín hiệu đó. Ở hình sau ta thấy dải băng thơng
của tiếng nói và âm thanh do nhạc cụ phát ra hình c:

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

Ở ví dụ trên ta thấy băng thơng của tiếng nói nằm trong
khoảng hẹp hơn băng thơng do nhạc cụ phát ra

Khi một tín hiệu được truyền đi trên mạng thì phạm vi tần số
kênh đó phải lớn hơn tần số của tín hiệu

Nếu tấn số của băng thơng thấp hơn tần số của tín hiệu thì
một vài tấn số thấp hay cao nhất của tín hiệu sẽ bị mất đi làm
giảm chất lượng của tín hiệu nhận được và nó được hiểu là giới
hạn của băng thơng vì vậy ta phải chọn băng thơng của kênh
truyền lớn hơn hoặc bằng tần số cao nhất của tín hiệu.

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Như chúng ta đã biết thì máy tính chỉ sử lý và lưu trữ dưới
dạng số vì vậy bộ mã hóa có nhiệm vụ chuyển từ tín hiệu tương
tự sang tín hiệu số q trình đó thực hiện qua giai đoạn như sau:

A,Tín hiệu vào

B, Tín hiệu ra khỏi bộ lọc

C, Được sử dụng để lấy mẫu biên độ của tín hiệu lọc tại các
khoảng thời gian thường xuyên

D, Tổ chức các mẫu biên độ không đổi giữa các mẫu
E, Tin hiệu ra

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

Bandlimiting filter(Bộ lọc băng tần), và

Analog-to-Digital Convert(ADC) chuyển tín hiệu liên tục sang tín hiệu số
Sample-and-hold(mạch lấy mẫu của tín hiệu tương tự và
sau đó giữ lấy tín hiệu ra của nó ở giá trị đó cho tới khi nó lấy
mẫu tiếp theo), và Quantizer(bộ lượng tử hóa)

Một dạng sóng điển hình cho một bộ mã hóa tín hiệu được thể
hiện trong phần b:

Ở đây mỗi trang thái lấy mẫu được biểu diễn 1 dãy nhị phân 4
bit

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

Theo định lý lấy mẫu của Nyquist : Phải lấy mẫu it nhất gấp 2
lần tần số của tín hiệu nếu khơng tín hiêu ra sẽ bị méo hay cịn
gọi là tín hiệu răng cưa(Alias signal) hay còn gọi là hiện tượng

<i><b>chồng phổ (alias).</b></i>

Một dạng của hiện tượng alias:

<b> Đây là ví dụ một tín hiệu có tần số cao nhất là 6kHz theo định </b>
lý Nyquist thì tỉ lệ lấy mẫu phải là 12ksps nhưng tín hiệu này tỉ
lệ lấy mẫu là 8ksps nên tín hiệu này khi mã hóa sẽ bị mất mát
hoặc làm cho tín hiệu sẽ khơng giống tín hiệu ban đầu.

Xác định tỷ lệ lấy mẫu và băng thông của bộ lọc băng
thông giới hạn trong một bộ mã hóa được sử dụng cho việc số
hóa của một tín hiệu tương tự trong đó có hình thức băng thơng
15Hz đến 10Hz giả sử tín hiệu số hóa:

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

2, được truyền trên một kênh trong đó có một băng thơng
từ 200Hz cho đến 3,4KHz

1,Theo định lý lấy mẫu của Nyquist ta có tần số lấy mẫu bằng
hai lần tần số cao nhất của tín hiệu nên : 2 x 10 KHz =20KHz
Hay tỉ lệ lấy mẫu băng 20ksps và khoảng giới hạn băng thong từ
0Hz đến 10KHz

2,Theo định lý lấy mẫu của Nyquist ta có :

2 x 3,4 KHz = 6,8 KHz hay tỉ lệ lấy mẫu là 6,8ksps và băng
thông giới hạn là từ 0 Hz đến 3,4KHz

<b>2.1.2 Quantization interval(Khoảng lượng tử hóa):</b>

Nếu V là tín hiệu lớn nhất và nhỏ nhất tối đa của biên độ và n

là số bit nhị phân được sử dụng thì độ lớn của mỗi khoảng lượng
tử hóa q . Cho bởi cơng thức :

q=

2<i>V</i><sub>2</sub><i>nmax</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Q trình được mơ tả dạng như sau:

Ví dụ trên ở mỗi trạng thái lấy mẫu được biểu diễn bằng dãy
nhị phân 3 bít thì nó chỉ biểu diễn được 8 trang thái tương ưng
với biên độ mà ta quy định trong khoảng biên độ đó.

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

Hiện tượng tiếng ồn:

Khi lượng tử hóa một tín hiệu vì qua tình lấy mẫu chỉ lấy một
khoảng thời gian rất ngắn nên ta chỉ có thể lấy một số lượng
mẫu nhất định mà thôi ở tại một số mức ta lấy một dãy nhị phân
các nhất định để biểu diễn .

Một yếu tố làm ảnh hưởng đến tín hiệu do số lượng khoảng
thời gian lượng tử một tín hiệu cụ thể là biên độ thấp nhất và cao
nhất của tín hiệu đó. Tỉ lệ giữa biên độ đó gọi là (dynamic

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

D = 20 log<i>V</i><sub>10</sub><i>max</i>(¿¿<i>Vmin</i>)

Ta thấy như ở trong ví dụ trên mỗi một trạng thái lấy mẫu
được biểu diễn bằng n = 3 bit nhị phân. Số bit này được tính

tốn làm sao cho hợp lý. Nếu nhiều trạng thái lấy mẫu biểu diễn
bởi 1 dãy nhị phân thì tín hiệu sẽ khơng chung thực như tín hiệu
ban đầu cịn nếu biểu diễn một trạng thái lấy mẫu bởi một khơng
lượng bít qua nhiều thì dung lượng lưu trữ sẽ rất lớn nên cần có
một cách số hóa hiệu quả và phủ hợp với từng ứng dụng dựa
trên hai công thức như chúng ta đã tìm hiểu ở trên ta sẽ biết cách
sử số hóa như thế nào là tốt nhất.

<b>2.3 Decoder Design(Thiết kế bộ giải mã)</b>

Như chúng ta đã biết máy tính chỉ sử lý tín hiệu số nhưng tín
hiệu ra như Loa(loudspeaker) hay hiện các thơng tin ra màn hình
lại là tín hiệu tương tự. Thiết bị đổi tín hiệu đó được biết đến đó
là Bộ giải mã(Decoder).

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17></div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18></div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19></div>