Bài giảng Xử lý tín hiệu audio và video

* Bài : Lượng tử hóa Nội dung: Quá trình lượng tử Lấy mẫu dư (Oversampling) Chuyển đổi D/A Chuyển đổi A/D Cộng nhiễu (Dither) Bài tập Tài liệu tham khảo: Chapter 2 [1] * Quá trình lượng tử Chuyển đổi tương tự sang số: Số bit biểu diễn trên mẫu là B, Tầm toàn thang là R thì Khoảng lượng tử Q được tính: * Quá trình lượng tử Lượng tử hóa tín hiệu: Bộ ADC lưỡng cực: Bộ ADC đơn cực: * Quá trình lượng tử Sai số lượng tử: Giá trị trung bình: Giá trị trung bình bình phương: Giá trị hiệu dụng: Giá trị sai số: Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu: * Ví dụ Cho tốc độ lấy mẫu fs = 44 KHz, tầm toàn thang R = 10 V, sai số hiệu dụng nhỏ 50 μV. Tìm số bit / mẫu, tốc độ bit. Giải: Cho tốc độ lấy mẫu fs = 8 KHz, tầm toàn thang R = 10 V, lượng tử hóa 8 bits. Tìm sai số hiệu dụng, tốc độ bit. Giải: Bfs = 8 x 8.000 = 64.000 bps Bfs = 16 x 44.000 = 704.000 bps * Lấy mẫu dư Lấy mẫu dư (Oversampling): Tỷ lệ quá mẫu: Sai lệch bit: * Ví dụ Lấy mẫu gấp hai lần: * Chuyển đổi D/A Xét bộ DAC, tầm toàn thang R, ngõ vào B bits: Nhị phân đơn cực thông thường (unipolar natural binary) Nhị phân offset lưỡng cực (bipolar offset binary)Lưỡng cực lấy bù 2 (two’s complement) * Chuyển đổi D/A Nhị phân đơn cực thông thường (unipolar natural binary): Nhị phân offset lưỡng cực (bipolar offset binary): * Chuyển đổi D/A Bảng mã B = 4 bits, R = 10 V: * Ví dụ Bảng mã bù 2: * Chuyển đổi A/D Xét bộ ADC, tầm toàn thang R, ngõ ra B bits: * Chuyển đổi A/D Bộ ADC sử dụng phương pháp xấp xỉ liên tiếp: * Ví dụ Lượng tử hóa x = 3.5 V, biểu diễn nhị phân offset lưỡng cực, pp rút ngắn, B = 4 bits và R = 10V. Lượng tử hóa x = 3.5 V, biểu diễn lưỡng cực bù 2, phương pháp rút ngắn, B = 4 bits và R = 10V. * Ví dụ Lượng tử hóa x = -1.5 V, biểu diễn nhị phân offset lưỡng cực, pp rút ngắn, B = 4 bits và R = 10V. Lượng tử hóa x = -1.5 V, biểu diễn lưỡng cực bù 2, pp rút ngắn, B = 4 bits và R = 10V. * Ví dụ Lượng tử hóa x = 3.5 V, biểu diễn nhị phân offset lưỡng cực, pp làm tròn, B = 4 bits và R = 10V. Phương pháp làm tròn tính: * Ví dụ Lượng tử hóa x = -1.5 V, biểu diễn nhị phân offset lưỡng cực, pp làm tròn, B = 4 bits và R = 10V. Phương pháp làm tròn tính: * Ví dụ Lấy mẫu tín hiệu sin x(n) = 3cos(0,08πn), n = 0, 1, …,9, lượng tử hóa 4 bits, tầm toàn thang 10 V: * Cộng nhiễu (Dither) Bộ ADC sử dụng cộng dither: * Bài tập Bộ ADC 3 bits xấp xỉ liên tiếp, dạng lưỡng cực bù 2, pp làm tròn, tầm toàn thang R = 16V. Xác định giá trị lượng tử và biểu diễn 3 bits của các giá trị vào x = 2.9; 3.1; 3.7; 4; -2.9; -3.1; -3.7; -4. Chọn bộ ADC thỏa yêu cầu: Tầm toàn thang R = 10V, sai số lượng tử hiệu dụng erms<1mV. Tìm số bits/mẫu, sai số hiệu dụng thực sự, tầm động theo dB. Tính dung lượng cần để ghi 1 phút stereo với chất lượng CD (fs = 44.1 KHz, B = 16 bits). Hệ thống hòa âm số có 16 kênh, fs = 48KHz, 20 bits/mẫu. Tính dung lượng đĩa cứng để lưu 1 ca khúc dài 3 phút, ghi âm 16 kênh.