เทคนิคการเข้ารหัสสัญญาณเสียงคุณภาพสูง
ด้วยการแปลงเวฟเล็ตแพ็กเก็ตสำหรับการสื่อสารแบบไร้สาย
(A Hi-Fi Audio Coding Technique for
Wireless Communication Based on Wavelet Packet Transformation
)

 
มงคล รักษาพัชรวงศ์
ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
 

      เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายเข้ามามีบทบาทอย่างมากในชีวิตประจำวัน แต่การประยุกต์ใช้ระบบสื่อสารไร้สายสำหรับส่งสัญญาณเสียงคุณภาพสูง เช่น ไมโครโฟนไร้สายสำหรับการแสดงคอนเสิร์ต, การประชุมไร้สาย ยังมีข้อจำกัดหลายประการที่เป็นงานท้าทายในการวิจัย โดยเฉพาะกระบวนวิธีในการเข้ารหัสเสียงและจัดรูปแบบในการส่งข้อมูลเสียง ปัจจุบันนี้ส่วนใหญ่มุ่งเน้นการลดอัตราบิตให้ต่ำที่สุด โดยไม่ได้คำนึงถึงความซับซ้อนในการคำนวณและความทนทานต่อสัญญาณรบกวน เนื่องจากเป็นการบีบอัดเพื่อจัดเก็บหรือส่งสัญญาณเสียงผ่านช่องสัญญาณที่ไม่มีสัญญาณรบกวนและไม่ได้ต้องการประมวลผลตามเวลาจริงเช่น มาตรฐาน ISO/MPEG, OGG เป็นต้น ในงานวิจัยนี้ค้นคว้าเทคนิคการเข้ารหัสเสียงเพื่อให้ได้เสียงคุณภาพดี โดยใช้อัตราบิตต่ำพอเหมาะ มีความทนทานต่อสัญญาณรบกวนเมื่อส่งผ่านช่องสัญญาณไร้สายหรือช่องสัญญาณที่มีสัญญาณรบกวนมากและสามารถประมวลผลได้ทันตามเวลาจริง

      ชิปตัวเข้ารหัสเสียงที่พัฒนานี้ นอกจากจะนำไปใช้กับอุปกรณ์ในระบบสื่อสารไร้สายแล้วยังสามารถนำมาใช้กับอุปกรณ์พวก เครื่องบันทึกเสียง โทรทัศน์วงจรปิดที่เก็บเสียงได้ ซึ่งชิปตัวเข้ารหัสเสียงนี้ให้คุณภาพเสียงในการบีบอัดที่ใกล้เคียงกับ MP3 และในเมืองไทยยังไม่มีผู้ผลิตชิปบีบอัดเสียงขึ้นมา ถ้ามองในแง่เศรษฐกิจก็ดูจะเป็นเรื่องที่เสียงบดุลการค้าอยู่ไม่น้อยและถ้าเราลองคิดดูว่าเราสามารถผลิตขึ้นมาใช้กันเองเราจะไม่ต้องสูญเสียเงินตราส่วนนี้ออกนอกประเทศโดยไม่จำเป็น หรือถ้าในอนาคตมีงานประยุกต์อื่นๆ ที่จำเป็นต้องใช้ตัวบีบอัดเสียงเราก็มีผลิตขึ้นมาใช้กันเองภายในประเทศได้ และตัวเข้ารหัสเสียงที่พัฒนานี้ได้นำไปจดสิทธิบัตรแล้วเพื่อเป็นองค์ความรู้แก่นักวิจัยในประเทศไทยอีกด้วย

การออกแบบตัวเข้ารหัสเสียงคุณภาพสูง

ตัวรหัสเสียงจะแบ่งการทำงานหลักๆ ออกเป็น 5 ส่วนได้แก่

      1) การแยกเวฟเล็ตแพ็กเก็ต
      2) การคำนวณหาพารามิเตอร์ในการบดบังสัญญาณรบกวนเนื่องจากการควอนไตซ์
      3) การกำหนดบิตให้กับแต่ละแถบย่อยของสัญญาณที่แยกมา
      4) การควอนไตซ์สัมประสิทธิ์เวฟเล็ต
      5) การจัดรูปแบบการส่งเฟรมข้อมูลเสียง

ขั้นตอนการทำงานของตัวรหัสสัญญาณเสียงคุณภาพสูง

      หลังจากสัญญาณเสียงผ่าน A/D และถูกนำมาพักไว้ที่บัฟเฟอร์แล้วจะนำสัญญาณเสียงมาทีละเฟรมเพื่อประมวลผลในกระบวนการบีบอัดสัญญาณเสียงซึ่งอาศัยคุณสมบัติการบดบังของระบบการได้ยินของมนุษย์เพื่อซ่อนความผิดเพี้ยนของสัญญาณเนื่องจากการควอนไตซ์ โดยการวิเคราะห์สัญญาณทั้งทางเวลาและความความถี่มีกระบวนการดังรูป ซึ่งเมื่อวิเคราะห์เสร็จจะได้จำนวนบิตที่ใช้ในการควอนไตซ์สัญญาณที่แยกด้วยเวฟเล็ตแพ็กเก็ตในตอนแรกแล้วจึงทำการนำข้อมูลที่บอกจำนวนบิตไปทำการเข้ารหัสแล้วจัดเป็นเฟรมส่งผ่านช่องสัญญาณไป


แนวทางการนำไปประยุกต์ใช้งาน