Upload
vanque
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Cursul 11 - RoPROCESAREA DIGITALA A SUNETULUI
TV TV TV TV TV TV TV
Cuprins1. Principii ale prelucrarii sunetului - in
MPEG2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
- Ob. -
Obiective
Cursantii vor fi in masura:ØSa explice particularitatile procesarii
sunetului in televiziunea digitala pentrureducerea debitului de informatieØSa reprezinte schema procesului de
codare pe subbenzi a semnalelor audiopotrivit standardului MUSICAM
De ce prelucrare digitala?
R: - pentru o calitate mai buna a sunetului;- pentru a fi transmis la distanta;- pentru a fi inregistrat si redat;- pentru reducerea debitului de informatieaudio prin eliminarea componentelor inutile
=> fisiere mai mici pt. transmisie si stocare
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
In lipsa compresiei:• Conversia analog-digitală a semnalelor audio
foloseşte eşantionarea cu frecvenţa de 32 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz sau mai mult.
• Eşantionarea cu 48 kHz la o rezoluţie de 16 biţi asigură un debit al informaţiei de 786 kbit/s pentru un canal audio.
• Rezulta aproximativ 1,5 Mbit/s pentru un semnal stereo sau dual (două canale audio).
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
MUSICAM ? !
= Masking pattern Universal Sub-band Integrated Coding And Multiplexing
= Standard dezvoltat de IRT (Institut für Rundfunktechnik) şi Philips pentru
DAB (Digital Audio Broadcasting).
Compresia audio MUSICAM*• Reduce debitul informaţiei de la 1,5 Mbit/s pentru o
transmisie stereofonica la (100 – 400) kbit/s.• Se bazează pe principiile mascării psiho-acustice,
principii care au la bază particularităţile de perceperea suntelor de către urechea umană.
• Sistemul MUSICAM modifică paşii de cuantizare (fE)în cadrul unor benzi înguste ale semnalului audio(750Hz) funcţie de gradul de intensitate al acestuia şide frecvenţă.
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
* Masking pattern Universal Sub-band Integrated Coding And Multiplexing
urechea umană
Codarea audio - MPEG Layer I, II - are la bazăcaracteristicile modelului psiho-acustic al urechii umane:
• Componentele audio al căror nivel se află sub pragul de audibilitate nu vor fi transmise, ele sunt irelevante pentru urechea umană.
• Componentele a căror frecvenţe sunt situate sub pragurile / caracteristica de mascare nu vor fi transmise.
• Idem pentru componentele care depasescpragul de durere (din start la filtrare)
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
Modelul psiho-acustic al urechii umane
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
A = SPL - nivelul presiunii audio;
B – curba de mascare;
C – semnal de mascare; D – semnal mascat
Caracteristica de audibilitate a urechii umane
Aria de auditie a urechii umane.Ultrasunete, f>20kHz, Nu sunt percepute de urechea umana .
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
Caracteristica urechii umane este logaritmicã.
Intervalul 100 - 200 Hz este perceput ca o octavã, la fel ca si intervalul 1000 - 2000 Hz.
Puterea sonora si Banda de frecventa a diferitelor surse de sunet
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
Caracterul logaritmical urechii umane
• Daca Puterea sunetului este mãritã de 4 ori, Intensitate. cresterea doar cu 6 dB.
• Daca Puterea sunetului este mãritã de 100 ori, Intensitatecresterea doar cu 20dB.
Ob
Codarea pe subbenzi a semnalelor audioCodarea pe subbenzi a semnalelor audio
1. Principii ale prelucrarii digitale a sunetului
32 DE SUB-BENZI AUDIO, DE CATE 750 Hz fiecare
REDUCEREA DEBITULUI AUDIO de la 1,5 MHz la (100-400) kHz
• In MPEG Layer II, rezultatele FFT pentru 1024de eşantioane sunt transferate blocului psiho-acustic la fiecare 24 ms care ia decizii asuprafineţii cuantizării sau a necuantizării pentrucele 32 de subbenzi de 750 Hz.
• În codarea MPEG eşantioanele sunt grupate încadre pentru fiecare subbandă, un cadruconţinând un anumit număr de eşantioane.Pentru Layer I un cadru este format din 12eşantioane, iar pentru Layer II un cadru esteformat din 3x12 = 36 eşantioane.
Codarea pe subbenzi a semnalelor audioCodarea pe subbenzi a semnalelor audio
a) Fluxul elementar Audio• Eşantioanele de date audio sunt grupate în
cadre pentru fiecare din cele 32 de subbenzi;• Cadrul MPEG Layer I este format din 12
eşantioane, (12x32=384 esantioane).• Cadrul MPEG Layer II este format din 3x12 =
36 eşantioane, (3x12x36=1152 esantioane).• factor de scală (valoarea celui mai mare
esantion) va fi înscris în header-ul fluxului elementar – la sfarsitul acestuia.
Procesarea Fluxul digital audio
Ca şi în cazul fluxului elementar video, informaţia audio este precedată de un header care conţine informaţii referitoare la:ØSincronizareØTipul Layer-lui (I sau II)ØFrecvenţa de eşantionareØModul transmisiei audio: mono, stereo,
dual (două canale independente)ØPreaccentuareØFactorul de scala
Procesarea Fluxul digital audio
b) Pachete elementare ale fluxului de date (PES)• În standardul MPEG toate fluxurile elementare
sunt mai întâi împărţite în pachete de lungimevariabilă numite pachete de fluxuri elementarePES (Packetized Elementary Streams).
• Pachetelor elementare, care au iniţialdimensiunea maximă de 64 kbytes, le suntadăugate câte un header specific.
- Alte detalii la cursul 12 – formarea fulsului DVB.
Procesarea Fluxul digital audio
Structura unui pachet elementar de date V-S
Alte detalii la cursul 12 – Fluxul DVB = o suma de TSP ale Programelor TV.
Procesarea Fluxul digital audio
Ce se face au fluxul digital audio?• Se transmite in format digital la distante mici
pentru: - redare si/sau inregistrare;• Se transmite la distanta prin unde radio pe
care le codifica prin modulatie digitala;• Aceasta implica la receptie un proces invers
pentru obtinerea fluxului digital audio care poate fi:
- inregistrat in format digital sau- decodat pentru obtinere in format analog
pentr a fi redat/transformat in unde sonore.
Bibliografie[1] George Nicolae, Dan lozneanu, Televiziune.
Analog si Digital. Editura Universităţii”Transilvania”, Braşov. 2009. ISBN 978-973-598-636-0, 227 pagini.
[2] ISO/IEC 11172: Coding of moving picturesand associated audio for digital storage mediaat up about 1,5 Mbit/s. MPEG-1. 1993
[3] Vlaicu, A., Televiziune alb-negru şi color.Editura Comprex, Cluj Napoca, 1993
[4] Mitrofan, Gh.: Televiziunea de lavideocameră la monitor. Editura Teora, 1996
Bibliografie
qPrelucrarea sunetului in sistemul NICAM 728 reprezinta fundamentele pentru prelucrareadigitala a sunetul.qAplicarea pricipiilor psiho-acustice ale urechii
umane in prelucrare a sunetului prin:üimpartirea domeniului audio in 32 de
subbenzi de 750 kHz;ü aplicarea FFT si apoi realizarea pachetelor de
date numerice audio constituie esenta procesarii digitale a sunetului
Concluzii
Intrebari ?
Urmeaza Obtional / InformativSISTEMUL AUDIO DIGITAL
- NICAM 728 - ……………
Studiati !!!!!!
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
§ BBC (British Broadcasting Corporation)§ devine sistem NICAM 728 - după adoptarea
sa de către ITU-R in Europa,§ Near Instantaneous Compounding Audio
Modulation a cărei traducere se referă laesenţa sistemului - Modulaţie Audio cuComprimare Instantanee§ asigură o transmisie digitală pe a doua
frecvenţă de sunet fps2 pentru informaţiaaudio stereofonică sau duală.
Ob
Caracteristica de frecvenţă a unui canal TV cu transmisia sunetului digital potrivit standardului NICAM - 728
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
fsc
Caracteristica semnalului de crominanţă fsc =
4,4336..MHz
Caracteristica semnaluluide luminanţă
fps1 fps2
fpi
f [MHz]-1,25 0 1 2 3 4 5 5,5 5,850
Caracteristica de frecvenţăpentru canalul sunet 1
fps1 = 5,5 MHz
Caracteristica de frecvenţă pentru canalul sunet 2 , DIGITAL
fps2 = 5,850 MHz
Particularitati:• păstrează neschimbat spectrul de frecvenţă
video – sunet analogic pe canalul 1 de sunet ( fps1) , din motive de compatibilitate;
• asigură transmisia digitală pe două căi (dual şi stereofonic) folosind canalul 2 de sunet ( fps2);
• pentru evitarea intermodulaţiei nivelul transmisiei de sunet este atenuat cu 20 dB faţă de nivelul purtătoarei de imagine;
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
Particularitati:• a doua subpurtătoare de sunet este pe fv.:
- 5,850 MHz - NICAM - B/G sau NICAM – L;- 6,552 MHz pentru sistemul NICAM – I .
• frecvenţa biţilor de semnal este de 728 kbit/s(echivalentul a 728 biti/ms).
• modulaţia utilizată este de tip DQPSK (Differentially encoded Quadrature Phase –Shift Keying), adica o modulaţie cu deviaţie de fază în cuadratură.
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
Caracteristici ale CAD pentru NICAM-728• transmisia sterofonică si cea duală (bilingvă)
conţine două semnale analogice corespunzătoarecelor doua canale (A si B);
• fiecare semnal audio analogic (A şi B) esteeşantionat cu: fE = 2∙fH = 2∙15,626 kHz = 31,2 kHz ≈32 kHz;
• prin esantionare se obtin 32 de eşantioane într-uninterval de 1 (una) milisecunde pt fiecare canal;
• codificarea se face initial cu 14 biti / eşantion;
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
Caracteristici ale CAD NICAM-728• comprimarea informaţiei va reduce numărul de biţi la
10 biţi / eşantion câte un bit de paritate (P) pentrudetectarea erorilor, deci à în total 11 biţi / eşantion;
• informaţia digitală este organizată în blocuri (cadreaudio) de câte 32 eşantioane pentru fiecare cale A şi Ba câte 11 biti / eşantion, corespunzător unui semnal deaudio-frecvenţă cu durata de 1 ms. Rezultă un total de704 biţi;
• fiecărui bloc (cadru) de date îi sunt adăugaţi ca HEADERun număr de 24 biţi pentru: Sincronizare (8b), Control(5b) şi Date suplimentare (11);
• Rezulta un TOTAL de 728 biti;• Pentru transmisie are loc ordonarea biţilor într-o
ordine diferită de cea temporală în vederea reduceriiinterferenţelor, erorilor şi a zgomotului.
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
Structura cadrului de date NICAM 728
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
FAW = Frame Alignement Word; C = biţi de control; AD = biţilor de rezervă (auxiliari)
Gruparea celor 24 de biţi ataşaţi celor 704 biţi utili A si B:• 8 biţi pentru cuvântul de aliniere a cadrului, sunt notaţi
FAW (Frame Alignement Word) şi asigură sincronizarea(alinierea) între frecvenţa biţilor de la emisie şifrecvenţa de lucru a sistemului de recepţie, prinstabilirea fazei iniţiale de repaus a purtătoarei dereferinţă la recepţie;
• 5 biţi care formează grupul biţilor de control. Fiecaredin biţii C0 la C4 are o anumită semnificaţie în controlultransmisiei care poate fi monofonică, sterofonică sauduală;
• 11 biţi care formează grupul biţilor de rezervă (auxiliari)şi care pot fi utilizaţi pentru transmisia de datesuplimentare viitoare, rezervate şi nedefinite încă.
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
Structura cadrului de date pregătit pentru a modula purtătoarea de radiofrecvenţă
2. Sistemul de sunet digital NICAM 728
Informaţia audio se transmite pe durataintervalelor de stingere pe orizontală, de 12 µs
Ce se face au fluxul digital audio?• Se transmite in format digital la distante mici
pentru: - redare si/sau inregistrare;• Se transmite la distanta prin unde radio pe
care le codifica prin modulatie digitala;• Aceasta implica la receptie un proces invers
pentru obtinerea fluxului digital audio care poate fi:
- inregistrat in format digital sau- decodat pentru obtinere in format analog
pentr a fi redat/transformat inn unde sonore.
Intrebari ?
Va urma ….
Studiati !!!!!!