Giáo trình XỬ LÝ TÍN HIỆU AUDIO VÀ VIDEO - Chương 4

Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video Chương 4 XỬ LÝ AUDIO-VIDEO KHI GHI VÀ PHÁT 4.1. GIỚI THIỆU Truyền dẫn và lưu trữ (ghi phát) tín hiệu là hai yêu cầu quan trọng trong xử lý tín hiệu audio và video số, nó đóng một vai trò tất yếu trong công nghệ thông tin viễn thông hiện nay. Tín hiệu audio và video sau khi số hóa thì sẽ được lưu trữ và truyền dẫn giống như những loại dữ liệu số khác. Tuy nhiên, do đặc thù của tín hiệu audio và video mà có những phương pháp...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình XỬ LÝ TÍN HIỆU AUDIO VÀ VIDEO - Chương 4 Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video Chương 4 XỬ LÝ AUDIO-VIDEO KHI GHI VÀ PHÁT 4.1. GIỚI THIỆU Truyền dẫn và lưu trữ (ghi phát) tín hiệu là hai yêu cầu quan trọng trong xử lý tín hiệu audio và video số, nó đóng một vai trò tất yếu trong công nghệ thông tin viễn thông hiện nay. Tín hiệu audio và video sau khi số hóa thì sẽ được lưu trữ và truyền dẫn giống như những loại dữ liệu số khác. Tuy nhiên, do đặc thù của tín hiệu audio và video mà có những phương pháp xử lý theo những nét đặc trưng của nó. 4.2. THIẾT BỊ LƯU TRỮ AUDIO-VIDEO SỐ 4.2.1. Đĩa compact Đĩa compact (CD) là thiết bị dùng để lưu trữ tín hiệu được điều biến dạng số. Các thông tin này được tạo ra từ các tín hiệu tương tự và được lưu trữ trên CD bởi các cấu trúc vật lý là các pit (lồi) và các flat (lõm). Để ghi phát các thông tin trên CD người ta dùng đầu đọc phát chùm tia laser tạo ra từ diode laser đi qua hệ thống thấu kính hay còn gọi là khối đầu quang. Khi ghi, tín hiệu được điều biến dạng số được đưa vào khối đầu quang để biến đổi thành tín hiệu quang, chùm tia có cường độ biến đổi tùy theo tín hiệu điều biến sẽ định dạng trên CD thành các vệt lồi, lõm đặc trưng cho tín hiệu được điều biến dạng số. Khi phát lại chùm tia laser chiếu lên bề mặt CD khi gặp các pit, flat sẽ phản xạ ánh sáng trở về, sau đó tín hiệu quang này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện và giải điều chế thành tín hiệu tương tự. 15mm Lớp nhựa bảo vệ Lớp phản Lớp nhựa quang trong suốt 120mm Hình 4. 1. Cấu tạo đĩa Compact Đĩa compact là một tấm nhựa phẳng tròn có đường kính ngoài 120mm, đường kính lỗ tâm 15mm và bề dày 1,2mm. Cấu tạo gồm 3 lớp như hình 4.1, lớp plastic trong suốt chứa thông tin dưới dạng các vệt lồi và lõm, lớp phản quang là có thể là 88 Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video bạc hoặc nhôm được phủ lên trên lớp nhựa plastic, lớp nhựa acrylic được phủ lên trên làm lớp bảo vệ đĩa. Nhãn đĩa ghi các thông tin về đĩa được dán trên lớp nhựa bảo vệ này. 4.2.2. Định dạng các vùng dữ liệu trên CD Vùng có đường kính từ 26 → 33mm gọi là vùng kẹp đĩa (clamping area) - dùng để giữ cố định đĩa trên bàn xoay nhờ vào bộ phận kẹp đĩa. Vùng có đường kính từ 46 → 50mm gọi là vùng dẫn nhập (lead in) hay - vùng TOC (Table of content) đây là vùng ghi các thông tin mở đầu như số bài hát, địa chỉ bài hát, thời gian mỗi bài hát… Vùng có đường kính từ 50 → 116mm gọi là vùng chương trình (program - area) là vùng lưu trữ các thông tin điều biến dạng số của tín hiệu âm thanh, hình ảnh…và thời gian đã phát. Vùng có đường kính từ 116 → 117mm gọi là vùng dẫn xuất (lead out) dùng - để ghi các thông tin kết thúc chương trình. 4.2.3. Đĩa CD audio Đĩa CD audio là thiết bị dùng để lưu trữ tín hiệu audio dạng số, có thời gian lưu trữ dữ liệu cho phát tới 74 phút, audio được số hoá ở 44,1kHz với 16 bit trên mẫu, mã hóa PCM tuyến tính loại bỏ nén và có hai kênh cho âm stereo. Việc này sẽ cân bằng tốc độ dữ liệu 1,41Mb/s hoặc 172kB/s. Vì vậy, đối với 74 phút audio, dung lượng dữ liệu là 750 Mb. Mã hóa cho CD audio sử dụng cấu trúc khung hình 588 bít bao gồm mã phát hiện và sửa lỗi Reed-solomon, chèn và dự phòng cho đồng bộ và các mã con. Tất cả các quá trình này được ghi trên đĩa với điều chế EFM cho kết quả tốc độ dữ liệu trên kênh truyền là 4,32Mbit/s. Trong cấu trúc ban đầu, CD audio chỉ là đĩa sao lại bằng cách nén từ đĩa mẹ trong một quá trình rất tốn kém. Đây chính là định dạng CD cho audio số (CD-DA) và tiêu chuẩn của nó được gọi là “Red book’’.Tiêu chuẩn này sử dụng hoạt động CLV với vận tốc vệt ghi không đổi bằng 51,2 inch/s. Kết quả là tốc độ quay đĩa thay đổi trong khoảng từ 500 tới 200 vòng/m khi đầu đọc di chuyển từ trong ra ngoài vùng ghi đĩa (quá trình ghi luôn bắi đầu từ bên trong đĩa). 4.2.4. CD-ROM Tiềm năng của công nghệ đĩa CD để phân phối dữ liệu máy tính đã rõ ràng, một tiêu chuẩn đã được phát triển cho dịch vụ này. Bởi vì dữ liệu máy tính yêu cầu phần phát hiện sửa lỗi tốt hơn so với audio (dưới 10-13) cho nên phải cần đến một overhead bổ xung, như vậy sức chứa dữ liệu sẽ ít hơn 680Mb, nhưng vẫn là khá lớn đối với gói nhỏ. Tiêu chuẩn này được gọi là “yellow book” và sản phẩm thường là 89 Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video CD-ROM (bộ nhớ chỉ đọc CD). Định ...