Luận văn Nén ảnh động dùng Wavelet

Trong những năm gần đây do sự phát triển mạnh mẽ của Internet nên vấn đề truyền dữ liệu trên mạng đặc biệt là truyền ảnh và âm thanh đ-ợc quan tâm. Do đó việc nén dữ liệu đặc biệt dữ liệu phim ảnh là cần thiết hơn bao giờ hết. Trong phạm vi luận văn này tôi tập trung vào việc nén dữ liệu video. Đối với nén ảnh động, chuẩn MPEG(Moving Photographic Experts Group) đã đ-ợc xác lập bởi ISO và IEC. Đây là một kỹ thuật nén ảnh động đã mang lại nhiều thành công. Nó có thể đạt tỷ lệ nén khácao 10:1 mà mắt th-ờng khó phân biệt đ-ợc. Tuy nhiên đây vẫn ch-a phải là tỷ lệ cao tối -u. Sự ra đời của Wavelet đã mở ramột công nghệ mới. Đó là chuẩn MJPEG2000. Sự ra đời của MJPEG2000 mở ra một t-ơng lai mới cho kỹ thuật nén ảnh với những tính năng cao. Kỹ thuật Wavelet cũng đ-ợc nghiên cứu trong nhiều phần mềm nh-Matlap. Mục đích của luận văn này nhằm nghiên cứu một số ph-ơng pháp nén ảnh động đang đ-ợc quan tâm. Luận văn này đ-ợc trình bày thành bốn ch-ơng và một phụ lục. Ch-ơng Một là tổng quan về nén ảnh động. Ch-ơng này giới thiệu một sốchuẩn nén ảnh động là MPEG1,MPEG2,MPEG4 và MPEG7. Đồng thời cũng trình bày cấu trúc của video. Ch-ơng Hai trình bày ph-ơng pháp nén Scalable video. Ch-ơng này đề cập đến thuật toán LZC và 3D-SPIHT. Ch-ơng Ba đi sâu vào nghiên cứu đối t-ợng mã hoá của video dựa trên biến đổi Wavelet. Ch-ơng Bốn nêu khái quát cách thiết kế và cài đặt ch-ơng trình. Ch-ơng này mang tính chất minh hoạ cho những gì đã đ-ợc trình bày ở các ch-ơng tr-ớc. Phần phụ lục nêu một số ch-ơng trình nguồn thông dụng viết trên Visual C + + 6. 0. Do thời gian có hạn nên tôi chỉ mới nghiên cứu đ-ợc phần nào trong kỹ thuật nén ảnh động do vậy chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và hiệu quả của PGS TS Hồ Anh Tuý đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

pdf125 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 30/11/2013 | Lượt xem: 1658 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nén ảnh động dùng Wavelet, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LUẬN VĂN Nén ảnh động dùng Wavelet 0 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o TR−êNG §¹I Häc B¸CH KHOA Hµ Néi ------------------------------------------------ LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc nÐn ¶nh ®éng dïng wavelet Ngµnh: §iÖn tö viÔn th«ng NguyÔn H÷u ph¸t Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS TS. Hå Anh Tuý Hµ néi 2005 1 Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu .................................................................................................. 4 Ch−¬ng 1 TæNG QUAN VÒ NÐN ¶NH Video THEO CHUÈN MPEG ......................................................................................................................... 6 1.1. Kh¸i niÖm vÒ Video vµ ph−¬ng ph¸p nÐn Video ........................................ 5 1.1.1. Kh¸i niÖm Video ..................................................................................... 5 1.1.1.1. Kh«ng gian mÇu (Color Space)............................................................ 5 1.1.1.2. C¸c c¬ cÊu sè ho¸ tÝn hiÖu Video ........................................................ 6 1.1.2. C¸c ph−¬ng ph¸p nÐn Video ................................................................... 8 1.1.2.1. Gi¶m tèc ®é dßng bit............................................................................ 9 1.1.2.2. NÐn dßng tÝn hiÖu Video sè theo kh«ng gian ..................................... 10 1.1.2.3. NÐn dßng tÝn hiÖu theo thêi gian........................................................ 11 1.1.2.4. NÐn hçn hîp sö dông tæ hîp c¸c ph−¬ng ph¸p trªn .......................... 11 1.1.3. Tham sè nÐn Video. .............................................................................. 11 1.2. Giíi thiÖu chung vÒ chuÈn MPEG ........................................................... 12 1.3. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n trong nÐn Video theo chuÈn MPEG...................... 14 1.3.1. CÊu tróc ph©n cÊp Video theo chuÈn MPEG. ...................................... 14 1.3.2. Ph©n lo¹i frame Video. ......................................................................... 17 1.3.3. Nhãm ¶nh (GOP: Group Of Picture).................................................... 19 1.4. Ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh Video theo chuÈn MPEG. ..................................... 21 1.4.1. M« h×nh tæng qu¸t bé m· ho¸ Video theo chuÈn MPEG...................... 21 1.4.2. LÊy mÉu th«ng tin vÒ mµu. .................................................................... 22 1.4.3. L−îng tö ho¸. ........................................................................................ 23 1.4.4. Néi suy ¶nh. .......................................................................................... 23 1.4.5. Dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng. ..................................................................... 24 1.4.5.1. §¸nh gi¸ chuyÓn ®éng (motion estimation)....................................... 24 1.4.5.2. Bï chuyÓn ®éng (Motion Compensation). ......................................... 24 1.4.6. BiÕn ®æi Cosine rêi r¹c. ........................................................................ 26 1.4.7. M· VLC................................................................................................. 27 1.5. Qu¸ tr×nh nÐn Video theo chuÈn MPEG-1. .............................................. 27 1.5.1. Tham sè ®Æc tr−ng. ............................................................................... 27 1.5.2. Qu¸ tr×nh m· ho¸. ................................................................................ 28 1.5.3.Qu¸ tr×nh gi¶i m·.................................................................................. 32 1.6. Qu¸ tr×nh nÐn Video theo chuÈn MPEG-2. .............................................. 33 2 1.6.1. Tham sè ®Æc tr−ng. .............................................................................. 36 1.6.2. M« h×nh m· ho¸ Non-scalable theo MPEG-2. .................................... 37 1.6.3. M« h×nh m· ho¸ scalable theo MPEG-2. ............................................ 38 Ch−¬ng 2 M∙ ho¸ SCALABLE VIDEO .............................................. 42 2.1. B¨ng läc 1/2 pixel biÕn ®æi ng−îc theo thêi gian - tÝnh to¸n bï chuyÓn ®éng................................................................................................................ 42 2.1.1. Giíi thiÖu............................................................................................... 44 2.1.2. ThuËt to¸n ............................................................................................. 46 2.1.2.1 M« h×nh Video phæ biÕn...................................................................... 46 2.1.2.2. QuÐt luü tiÕn Video víi vÐct¬ chuyÓn ®éng chÝnh x¸c 1/2 ®iÓm ¶nh . 49 2.1.2.3. Di chuyÓn côc bé më réng ................................................................. 51 2.1.3. Ba tham sè m· ho¸ b¨ng con sö dông IMCTF ..................................... 54 2.1.4. KÕt qu¶ thùc nghiÖm ............................................................................. 55 2.1.5. Tãm t¾t vµ kÕt luËn................................................................................ 59 2.2. M· ho¸ scalable video.............................................................................. 61 2.2.1. Kh¸i qu¸t............................................................................................... 62 2.2.1.1. M· ho¸ lai truyÒn thèng..................................................................... 63 2.2.1.1.1.M· ho¸ Scalable SNR ..................................................................... 63 2.2.1.1.2 Ph©n gi¶i m· Scalable ..................................................................... 66 2.2.1.2. Embedded Coding and Fine Granularity Scalability ........................ 66 2.2.1.3. M· ho¸ sö dông b¨ng con 3 chiÒu vµ m· ho¸ Wavelet ........................... 69 2.2.2. HÖ thèng tæng quan.................................................................................. 70 2.2.3. B¨ng con m· ho¸ 3 chiÒu ...................................................................... 71 2.2.4. Tû lÖ dßng bÝt m· ho¸............................................................................... 74 2.2.4.1.HÖ thèng dßng bÝt................................................................................ 74 2.2.4.2. Lùa chän dßng bÝt m· ho¸ vµ truyÒn dÉn ......................................... 78 2.2.5. KÕt qu¶ thùc nghiÖm ............................................................................. 81 2.2.5.1. So s¸nh víi m· ho¸ Nonscalable....................................................... 81 2.2.5.2. So s¸nh m· ho¸ LZC vµ 3D-SPIHT........................................................ 83 2.2.5.3. M· ho¸ tèc ®é ®a ph©n gi¶i ................................................................... 86 2.2.6. Tãm t¾t vµ kÕt luËn................................................................................ 91 Ch−¬ng 3 §èi t−îng-c¬ së m∙ ho¸ SCALABLE ............... 95 3.1. §èi t−îng c¬ b¶n - C¬ së m· ho¸............................................................. 97 3.1.1 MÆt ph¼ng ®èi t−îng Video.................................................................... 97 3.1.2. C«ng cô m· ho¸ cho ®èi t−îng Video ................................................... 98 3.1.2.1. §Þnh d¹ng m· ho¸.............................................................................. 98 3.1.2.2. CÊu tróc m· ho¸ ................................................................................ 99 3.2. §èi t−îng-C¬ së m· ho¸ sö dông EZBC................................................ 100 3 3.2.1. Tæng quan ........................................................................................... 101 3.2.2. MiÒn – C¬ së biÕn ®æi Wavelet rêi r¹c .............................................. 102 3.2.3. §èi t−îng-C¬ së m· ho¸ mÆt ph¼ng bÝt EZBC .................................. 103 3.3. KÕt qu¶ thùc nghiÖm .............................................................................. 104 3.4. Tãm t¾t vµ kÕt luËn................................................................................. 106 Ch−¬ng 4: Ch−¬ng tr×nh thö nghiÖm vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ .............................................................................................................. 111 4.1. X©y dùng ch−¬ng tr×nh .......................................................................... 111 4.1.1. Kh¸i qu¸t chung .................................................................................... 111 4.1.2. CÊu tróc ch−¬ng tr×nh ............................................................................ 111 4.2. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm ................................................................. 112 4.2.1 D÷ liÖu thö nghiÖm.................................................................................. 112 4.2.2. KÕt qu¶ thö nghiÖm ................................................................................ 112 4.2.3. NhËn xÐt vÒ tû sè nÐn,chÊt l−îng nÐn....................................................... 115 KÕt luËn .................................................................................................. 118 1. øng dông luËn v¨n .................................................................................... 118 2. H−íng ph¸t triÓn cho t−¬ng lai ................................................................. 119 TµI LIÖU THAM KH¶O ............................................................................. 120 PHô LôC...................................................................................................... 122 THUËT NG÷ tiÕng anh ......................................................................... 122 4 Lêi nãi ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y do sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña Internet nªn vÊn ®Ò truyÒn d÷ liÖu trªn m¹ng ®Æc biÖt lµ truyÒn ¶nh vµ ©m thanh ®−îc quan t©m. Do ®ã viÖc nÐn d÷ liÖu ®Æc biÖt d÷ liÖu phim ¶nh lµ cÇn thiÕt h¬n bao giê hÕt. Trong ph¹m vi luËn v¨n nµy t«i tËp trung vµo viÖc nÐn d÷ liÖu video. §èi víi nÐn ¶nh ®éng, chuÈn MPEG(Moving Photographic Experts Group) ®· ®−îc x¸c lËp bëi ISO vµ IEC. §©y lµ mét kü thuËt nÐn ¶nh ®éng ®· mang l¹i nhiÒu thµnh c«ng. Nã cã thÓ ®¹t tû lÖ nÐn kh¸ cao 10:1 mµ m¾t th−êng khã ph©n biÖt ®−îc. Tuy nhiªn ®©y vÉn ch−a ph¶i lµ tû lÖ cao tèi −u. Sù ra ®êi cña Wavelet ®· më ra mét c«ng nghÖ míi. §ã lµ chuÈn MJPEG2000. Sù ra ®êi cña MJPEG2000 më ra mét t−¬ng lai míi cho kü thuËt nÐn ¶nh víi nh÷ng tÝnh n¨ng cao. Kü thuËt Wavelet còng ®−îc nghiªn cøu trong nhiÒu phÇn mÒm nh− Matlap... Môc ®Ých cña luËn v¨n nµy nh»m nghiªn cøu mét sè ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh ®éng ®ang ®−îc quan t©m. LuËn v¨n nµy ®−îc tr×nh bµy thµnh bèn ch−¬ng vµ mét phô lôc. Ch−¬ng Mét lµ tæng quan vÒ nÐn ¶nh ®éng. Ch−¬ng nµy giíi thiÖu mét sè chuÈn nÐn ¶nh ®éng lµ MPEG1,MPEG2,MPEG4 vµ MPEG7. §ång thêi còng tr×nh bµy cÊu tróc cña video. Ch−¬ng Hai tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p nÐn Scalable video. Ch−¬ng nµy ®Ò cËp ®Õn thuËt to¸n LZC vµ 3D-SPIHT. Ch−¬ng Ba ®i s©u vµo nghiªn cøu ®èi t−îng m· ho¸ cña video dùa trªn biÕn ®æi Wavelet. Ch−¬ng Bèn nªu kh¸i qu¸t c¸ch thiÕt kÕ vµ cµi ®Æt ch−¬ng tr×nh. Ch−¬ng nµy mang tÝnh chÊt minh ho¹ cho nh÷ng g× ®· ®−îc tr×nh bµy ë c¸c ch−¬ng tr−íc. PhÇn phô lôc nªu mét sè ch−¬ng tr×nh nguån th«ng dông viÕt trªn Visual C + + 6. 0. Do thêi gian cã h¹n nªn t«i chØ míi nghiªn cøu ®−îc phÇn nµo trong kü thuËt nÐn ¶nh ®éng do vËy ch¾c ch¾n kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt. Cuèi cïng t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì nhiÖt t×nh vµ hiÖu qu¶ cña PGS TS Hå Anh Tuý ®· gióp ®ì t«i hoµn thµnh luËn v¨n nµy. Hµ néi ngµy 20/10/2005 §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 5 Ch−¬ng 1 TæNG QUAN VÒ NÐN ¶NH Video THEO CHUÈN MPEG 1.1. Kh¸i niÖm vÒ Video vµ ph−¬ng ph¸p nÐn Video 1.1.1. Kh¸i niÖm Video Video lµ sù biÓu diÔn ®iÖn tö cña mét chuçi c¸c ¶nh liªn tiÕp. Nh÷ng ¶nh nµy lµ nh÷ng ¶nh tÜnh vµ ®−îc gäi lµ c¸c frame. Chuçi c¸c frame xuÊt hiÖn víi tèc ®é rÊt nhanh sÏ cho ta c¶m gi¸c chuyÓn ®éng liªn tôc (tèi thiÓu lµ 25frame/gi©y). MÆc dï mçi frame cã sù kh¸c nhau, cÇn thiÕt ph¶i cã tèc ®é frame cao ®Ó ®¹t ®−îc c¶m gi¸c chuyÓn ®éng thùc sù. Tèc ®é frame vµ ®é ph©n gi¶i cña mçi frame lµ c¸c nh©n tè quan träng ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn chÊt l−îng Video. Trong truyÒn h×nh, ®é ph©n gi¶i cña truyÒn h×nh lµ 720x576 vµ tèc ®é frame lµ 25 hoÆc 30 Hz. 1.1.1.1. Kh«ng gian mÇu (Color Space) Dùa theo lý thuyÕt vÒ ¶nh mµu, c¶m thô vÒ mµu cña m¾t trªn c¬ së 3 mµu c¬ b¶n: mµu ®á (Red), mµu lôc (Green) vµ mµu lam (Blue). Trong hÖ mµu RGB, c¸c mµu cã thÓ ®−îc m« t¶ lµ c¸c ®iÓm bªn trong h×nh lËp ph−¬ng ®¬n vÞ, víi gèc to¹ ®é (0, 0, 0) lµ mµu ®en; 3 thµnh phÇn R (®á), G (lôc), B (lam) biÓu diÔn cho 3 trôc. Mét hÖ thèng biÓu diÔn mµu kh¸c ®−îc sö dông chÝnh trong lÜnh vùc truyÒn h×nh nh»m gióp viÖc sè hãa ®−îc thuËn lîi h¬n lµ hÖ mµu YUV, miªu t¶ mçi ¶nh trong Video gåm c¸c thµnh phÇn ®é chãi (Y) vµ s¾c mµu (UV). HÖ mµu nµy nh»m ®¹t ®−îc hiÖu suÊt truyÒn cao h¬n, vµ gi÷ nguyªn tÝnh t−¬ng thÝch víi hÖ sè truyÒn h×nh mµu ®en tr¾ng. Thµnh phÇn chãi (luminance) cung cÊp gi¸ trÞ møc x¸m cña ¶nh, hai thµnh phÇn cßn l¹i mang th«ng tin vÒ mµu s¾c (chrominance) ®Ó chuyÓn ®æi tõ ¶nh x¸m sang ¶nh mµu. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 6 ChuyÓn ®æi RGB sang YUV ®−îc thùc hiÖn theo chuÈn CCIR 601 nh− sau: Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B U = 0.493 (B - Y) V = 0.877 (R - Y) trong ®ã: Y lµ thµnh phÇn chãi vµ U, V lµ hai thµnh phÇn mµu. §Æc biÖt: khi R = G = B th× Y = R = G = B vµ U = V = 0. Mét ®Þnh d¹ng mµu kh¸c lµ, t−¬ng tù YUV lµ Y, CB, CR víi Y t−¬ng tù nh− trªn vµ hai thµnh phÇn nh− sau: CB = U/2 + 0.5 CR = V/1.6 + 0.5 Do ®ã, mµu CB, CR lu«n n»m trong kho¶ng [0, 1]. Víi −u ®iÓm trªn hÖ YCBCR ®−îc ¸p dông réng r·i trong viÖc sè ho¸ Video. 1.1.1.2. C¸c c¬ cÊu sè ho¸ tÝn hiÖu Video H×nh 1.1. CÊu tróc lÊy mÉu §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 7 Trong truyÒn h×nh, c¸c frame trong chuçi Video cã ®é ph©n gi¶i lµ 720 x 576 ®iÓm vµ cã tèc ®é frame lµ 25 hoÆc 30Hz. Mçi ¶nh trong chuçi Video ®−îc lÊy sè ho¸ nh− h×nh 1.1. ƒ CÊu tróc 4: 2: 2 Gi¶ sö mét dßng ngang cña TV gåm 720 ®iÓm ¶nh. H×nh 1.2. CÊu tróc lÊy mÉu 4: 2: 2 ViÖc lÊy mÉu sÏ tuÇn tù diÔn ra nh− sau: - §iÓm ®Çu lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi (Y) vµ lÊy mÉu 2 mµu (CB, CR). - §iÓm tiÕp theo chØ lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi (Y) vµ kh«ng lÊy mÉu 2 tÝn hiÖu. Khi gi¶i m·, mµu suy ra tõ ®iÓm ¶nh tr−íc. TuÇn tù nh− vËy, cø 4 lÇn lÊy mÉu Y, cã 2 lÇn lÊy mÉu CR, 2 lÇn lÊy mÉu CB. ƒ CÊu tróc 4: 1: 1 H×nh 1.3. CÊu tróc lÊy mÉu 4: 1: 1 §iÓm ¶nh ®Çu tiªn lÊy mÉu ®ñ Y, CR, CB, 3 ®iÓm kÕ tiÕp chØ lÊy mÉu Y, kh«ng lÊy mÉu tÝn hiÖu mµu. Khi gi¶i m·, mÇu cña 3 ®iÓm ¶nh ph¶i suy ra tõ ®iÓm ¶nh ®Çu. TuÇn tù nh− vËy, cø 4 lÇn lÊy mÉu Y, cã 1 lÇn lÊy mÉu CR, 1 lÇn lÊy mÉu CB. ƒ CÊu tróc lÊy mÉu 4: 2: 0 §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 8 LÊy mÉu tÝn hiÖu Y t¹i tÊt c¶ c¸c ®iÓm ¶nh cña dßng, cßn tÝn hiÖu mµu th× cø 4 Y, cã 2 mµu CR vµ CB c¸ch nhau theo tõng hµng. H×nh 1.4. CÊu tróc lÊy mÉu 4: 2: 0 ƒ CÊu tróc lÊy mÉu 4: 4: 4 LÊy mÉu tÝn hiÖu Y, CR, CB t¹i tÊt c¶ c¸c ®iÓm ¶nh cña dßng. H×nh 1.5. CÊu tróc lÊy mÉu 4: 4: 4 1.1.2. C¸c ph−¬ng ph¸p nÐn Video Môc tiªu chÝnh cña viÖc nÐn tÝn hiÖu Video lµ biÓu diÔn mét nguån tÝn hiÖu Video b»ng mét sè bit Ýt nhÊt cã thÓ ®−îc mµ vÉn ®¶m b¶o yªu cÇu chÊt l−îng c¶m thô. Víi tÝn hiÖu Video, giíi h¹n d¶i th«ng cña tÝn hiÖu t−¬ng tù kho¶ng 6MHz, trong khi tÝn hiÖu Video sè ho¸ theo tiÓu chuÈn CCIR 601 víi tèc ®é bit lµ 270Mbit/s chiÕm d¶i th«ng kh«ng d−íi 189MHz, tøc lµ lín h¬n 31,5 lÇn so víi d¶i th«ng cña tÝn hiÖu t−¬ng tù. ChÝnh v× vËy, gi¶m d¶i th«ng lµ vÊn ®Ò quan träng víi c«ng nghÖ Video sè. VÒ c¬ b¶n gi¶m d¶i th«ng ®−îc thùc hiÖn b»ng 4 c¸ch: - Gi¶m tèc ®é dßng bit (bit Rate Reduction - BRR). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 9 - NÐn dßng tÝn hiÖu Video sè theo kh«ng gian, tøc gi¶m ®é d− thõa trong mét sè frame (spatial redundancy). - NÐn dßng tÝn hiÖu theo thêi gian, tøc gi¶m ®é d− thõa theo thêi gian (temporal redundancy). - NÐn hçn hîp sö dông tæ hîp c¸c ph−¬ng ph¸p trªn. 1.1.2.1. Gi¶m tèc ®é dßng bit. Cã hai ph−¬ng ph¸p gi¶m tèc ®é dßng bit. C¸ch thø nhÊt dùa trªn ®Æc ®iÓm sinh lý cña m¾t ng−êi. M¾t ng−êi kh«ng nh¹y c¶m víi c¸c tÝn hiÖu mµu nªn trong ph−¬ng ph¸p nµy, ng−êi ta gi¶m bít ®é ph©n gi¶i c¸c tÝn hiÖu mµu. C¸ch thø hai dùa trªn ý nghÜa cña c¸c bit l−îng tö ho¸ c¸c ®iÓm ¶nh. Víi 8 bit l−îng tö ho¸, c¸c bit cña byte nµy ®−îc chia lµm hai nhãm: nhãm cã ý nghÜa h¬n (MMB-More Meaning Bit) vµ nhãm Ýt ý nghÜa h¬n (LMB-Less Meaning Bit). ViÖc ta c¾t gi¶m c¸c bit cña nhãm LMB sÏ kh«ng ¶nh h−ëng nhiÒu tíi chÊt l−îng cña ¶nh. Tuy nhiªn, ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng ®−îc chÊp nhËn trong c¸c gi¶i ph¸p gi¶m d¶i th«ng hiÖn t¹i, nªn còng sÏ kh«ng ®−îc ®Ò cËp ®Õn. PhÇn lín c¸c ®Þnh d¹ng sè thµnh phÇn hiÖn nay ®Òu sö dông tÇn sè lÊy mÉu 13.5MHz ®èi víi tÝn hiÖu chãi. Theo chuÈn CCIR 601, nÕu 2 tÝn hiÖu mµu ®−îc lÊy mµu ®−îc lÊy mÉu víi tÇn sè nh− tÝn hiÖu chãi, chóng ta sÏ cã ®Þnh d¹ng 4: 4: 4.§Þnh d¹ng nµy ®−îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ dùng phim phi tuyÕn vµ trong ®å ho¹ vi tÝnh liªn quan ®Õn phim nhùa. Tèc ®é bit cña ®Þnh d¹ng nµy cho hÖ PAL lµ: Víi l−îng tö ho¸ 8 bit: (720 + 720 +720) x 576 x 8 x 25 = 249 Mbit/s Víi l−îng tö hãa 10 bit: (720 + 720 +720) x 576 x 10 x 25 = 311 Mbit/s. Trong ®ã: 720 x 576 lµ ®é ph©n gi¶i mµn h×nh (576 lµ sè dßng /frame). 25 lµ tèc ®é chuyÓn ¶nh (25 frames/s). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 10 HiÖn nay, c¸c thiÕt bÞ sö dông kü thuËt sè ë thÞ tr−êng thiÕt bÞ Video chuyªn dông th−êng sö dông chuÈn CCIR 601 4: 2: 2. Theo ®Þnh d¹ng sè ho¸ nµy, tÝn hiÖu Video thµnh phÇn ®−îc lÊy mÉu víi tÇn sè 13.5 MHz ®èi víi tÝn hiÖu chãi, vµ 6,75 MHz ®èi víi hai tÝn hiÖu mµu. Tèc ®é dßng d÷ liÖu cña ®Þnh d¹ng nµy ®−îc tÝnh nh− sau: Khi lÊy mÉu 8 bit: (720 +360 +360) x 576 x 8 x 25 = 166 Mbit/s. 10 bit: (720 +360 +360) x 576 x 10 x 25 = 207 Mbit/s. Nh− vËy, so víi ph−¬ng ph¸p lÉy mÉu kh«ng c¾t gi¶m (4: 4: 4), ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp c¾t gi¶m ®−îc 33% tèc ®é dßng bit. Víi ®Þnh d¹ng 4: 1: 1 vµ 4: 2: 0, tèc ®é dßng bit cßn ®−îc c¾t gi¶m nhiÒu h¬n. Víi 8 bit lÊy mÉu, tèc ®é dßng bit tÝnh cho PAL lµ: (720 +180 +180) x 576 x 8 x 25 = 124.4 Mbit/s. tøc lµ gi¶m ®−îc 50% so víi nguyªn mÉu 4: 4: 4. 1.1.2.2. NÐn dßng tÝn hiÖu Video sè theo kh«ng gian GÇn nh− tÊt c¶ c¸c ¶nh ®Òu chøa mét sè l−îng lín c¸c gi¸ trÞ d÷ liÖu th«ng tin gièng nhau. Trong c¸c hÖ thèng kh«ng gi¶m d÷ liÖu, c¸c d÷ liÖu gièng nhau nµy ®−îc lÆp l¹i ®Ó t¹o l¹i c¸c vïng ®Òu nhau trong mét ¶nh (vÝ dô, bÇu trêi xanh), vµ do ®ã cã th«ng tin d− thõa trong dßng d÷ liÖu. §Ó gi¶m ®é d− thõa trong mét frame, ta sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh. C¸c ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh cã thÓ chia lµm 2 lo¹i: • NÐn kh«ng tæn hao (lossless compression): lµ ph−¬ng ph¸p nÐn mµ tÝn hiÖu gèc ®èi chiÕu víi tÝn hiÖu ®−îc nÐn (m· ho¸), sau ®ã gi¶i nÐn (gi¶i m·) th× kh«ng cã sù ph©n biÖt. • NÐn cã tæn hao (lossy compression): lµ ph−¬ng ph¸p nÐn mµ tÝn hiÖu gèc cã sù kh¸c biÖt víi tÝn hiÖu ®−îc kh«i phôc sau khi nÐn vµ gi¶i nÐn. • ChÊt l−îng h×nh ¶nh cña c¸c thiÕt bÞ dïng ph−¬ng ph¸p nÐn kh«ng tæn hao lµ rÊt tèt, cã thÓ so s¸nh ®−îc víi chÊt l−îng ¶nh kh«ng nÐn. Tuy nhiªn, tØ sè nÐn cña ph−¬ng ph¸p nµy rÊt thÊp. ChÝnh v× vËy, c¸c −u ®iÓm cña viÖc §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 11 nÐn tÝn hiÖu kh«ng ®−îc ph¸t huy mét c¸ch tèi ®a, gi¸ thµnh thiÕt bÞ vÉn cßn rÊt cao. §Ó n©ng tØ sè nÐn, ph¸t huy tèi ®a −u ®iÓm cña viÖc nÐn tÝn hiÖu, ph−¬ng ph¸p nÐn cã tæn hao ®−îc sö dông trong hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ hiÖn nay. Cã hai ®Þnh d¹ng nÐn ®−îc ¸p dông réng r·i trong c¸c thiÕt bÞ truyÒn h×nh, nÐn Video lµ JPEG vµ MPEG, cïng c¸c phiªn b¶n cña nã. 1.1.2.3. NÐn dßng tÝn hiÖu theo thêi gian. C¸c frame trong Video cã quan hÖ mËt thiÕt víi nhau, thËm chÝ c¸c
Luận văn liên quan