Bài giảng Truyền thông đa phương tiện: Chương 2 Đặc tính, yêu cầu của dữ liệu đa phương tiện, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát các thiết bị đa phương tiện; Biểu diễn âm thanh số; Hệ thống video tương tự; Biểu diễn hình ảnh và video số; Đặc tả kỹ thuật màu sắc Các đặc tính chính và yêu cầu của thông tin đa phương tiện; Chất lượng của dịch vụ truyền thông đa phương tiện.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN (Multimedia Communication) Giảng viên: Ths Trần Đắc Tốt – Khoa CNTT Email: tottd@cntp.edu.vn Website: www.oktot.com Facebook: https://www.facebook.com/oktotcom/ Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện MÔN HỌC: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN Chương 1: Tổng quan truyền thông đa phương tiện Chương 2: Đặc tính, yêu cầu liệu đa phương tiện Chương 3: Các chuẩn nén liệu đa phương tiện Chương 4: Truyền liệu đa phương tiện Chương 5: Các ứng dụng truyền thông đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH, YÊU CẦU CỦA DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Khái quát các thiết bị đa phương tiện Biểu diễn âm số Hệ thống video tương tự Biểu diễn hình ảnh video số Đặc tả kỹ thuật màu sắc Các đặc tính yêu cầu thông tin đa phương tiện Chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện MỤC ĐÍCH – U CẦU Mục đích: Giới thiệu các thiết bị đa phương tiện Các đặc tính yêu cầu hệ thống âm thanh, hình ảnh, video số Khái niệm, ứng dụng phân loại hệ thống đa phương tiện (Multimedia system) Yêu cầu: Sinh viên nắm vững các khái niệm về Thiết bị đa phương tiện Cách biểu diễn, Các đặc tính thơng tin đa phương tiện: âm thanh, hình ảnh, video Các yêu cầu hệ thống đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH, YÊU CẦU CỦA DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Khái quát các thiết bị đa phương tiện Biểu diễn âm số Hệ thống video tương tự Biểu diễn hình ảnh video số Đặc tả kỹ thuật màu sắc Các đặc tính u cầu thơng tin đa phương tiện Chất lượng dịch vụ truyền thơng đa phương tiện Chương 2: Đặc tính u cầu liệu đa phương tiện Khái quát các thiết bị đa phương tiện Thiết bị lưu trữ số liệu Các loại đĩa CD/DVD HDD Thiết bị tương tác CD-I, DVI Thiết bị ngoại vi và card mở rộng Graphic Video Sound Thiết bị đồng bộ Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện Khái quát các thiết bị đa phương tiện Thiết bị tín hiệu liên tục (analog) Sources Destinations Filters Microphone Speaker Analog video effects device Video camera Video display Analog video effects device Video tape player Video tape recorder Audio mixer Audio tape player Audio tape recorder Video scan converter Videodisc player Photographic camera Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện Khái quát các thiết bị đa phương tiện Thiết bị số Capture Presentation ASCII keyboard Display MIDI keyboard MIDI synthesizer Audio encoder or decoder Image scanner Printer Image encoder or decoder 3D digitizer Video frame grabber 3D graphic hardware Framebuf, adapter Video digitizer Audio digitizer Processing Video encoder or decoder Digital video effects device Audio Digital-to-Analog Converter Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện Digital audio effects device CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH, YÊU CẦU CỦA DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Khái quát các thiết bị đa phương tiện Biểu diễn âm số Hệ thống video tương tự Biểu diễn hình ảnh video số Đặc tả kỹ thuật màu sắc Các đặc tính yêu cầu thông tin đa phương tiện Chất lượng dịch vụ trùn thơng đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện Biểu diễn âm sớ Đặc tính tín hiệu âm Âm dao động học phân tử khơng khí lan trùn khơng khí, va đập vào màng nhĩ, làm rung màng nhĩ kích thích não Âm thanh, giống nhiều sóng, đặc trưng tần số, biên độ vận tốc lan truyền (tốc độ âm thanh) Đối với thính giác người, âm nghe thường dao động, dải tần số từ khoảng 20 Hz đến khoảng 20 KHz Biên độ âm thay đổi lớn (ở tần số KHz): Từ 0.000283 dyne/cm2 đến 0.000283 x 106 dyne/cm2 Cận dưới: dB ~ 0.000283 dyne/cm2 dB= 20log10(X/Y) Cận trên: 100dB – 120dB Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 10 Các đặc tính chính và yêu cầu thông tin đa phương tiện Thời gian không gian quan hệ các phương tiện Trong xử lý truyền thông đa phương tiện, nhiều kiểu phương tiện đưa vào ứng dụng trình diễn Để đạt hiệu mong muốn, việc lấy lại truyền phương tiện có liên hệ phải kết hợp trình bày, mà theo mối quan hệ về thời gian phải trì Sự xuất thời gian mong muốn tiết mục gọi sựđồng hoá (synchronization) Kế hoạch đồng hoá định nghĩa chế dùng để đạt mức độ yêu cầu động hoá Để thực đồng hoá đa phương tiên ta cần phải: Phát triển chế cơng cụ để đặc tả yêu cầu quan hệ về thời gian cách dể dàng Đảm bảo mối quan hệ thời gian đặc tả phải chiến thắng tính bất định tự nhiên hệ thống trùn thơng Chương 2: Đặc tính u cầu liệu đa phương tiện 90 Các đặc tính chính và yêu cầu thông tin đa phương tiện Khả chịu lỗi liệu đa phương tiện Đặc tính liệu đa phương tiện nêu trên, tất “tin tức xấu”: Nó đặt nhiều yêu cầu nghiêm ngặt cho thao tác hệ thống máy tính, liệu chữ số truyền thống Ở có bit “tin tức tốt”: Ta chịu số lỗi/mất liệu âm video số Bit bị lỗi/mất khơng tai hoạ thực tế liệu âm video nhận biết bị số bit bị lỗi/mất Với tiếng nói, chịu tỷ lệ lỗi 10-2 Với hình ảnh video, chịu tỉ lệ 10-3 - 10-6 Một thông số đo lường lỗi khác tỷ lệ gói (packet loss rate) Yêu cầu cho tỷ lệ gói nghiêm khắc tỷ lệ bit lỗi, gói bị ảnh hưởng đến giải mã hình ảnh Chương 2: Đặc tính u cầu liệu đa phương tiện 91 Các đặc tính chính và yêu cầu thông tin đa phương tiện Khả chịu lỗi liệu đa phương tiện Khi kỹ thuật nén sử dụng bit lỗi phải thấp bit lỗi nguyên nhân giải nén lổi nhiều bit Kỹ thuật che dấu lỗi dùng để cải thiện chất lượng âm video Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 92 CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH YÊU CẦU CỦA DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Khái quát các thiết bị đa phương tiện Biểu diễn âm số Hệ thống video tương tự Biểu diễn hình ảnh video số Đặc tả kỹ thuật màu sắc Các đặc tính u cầu thơng tin đa phương tiện Chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 93 Chất lượng dịch vụ truyền thụng a phng tiờn Yêu cầu - Hệ thống AM BAO NG dụng - Tính toán - Dành tài nguyên - LËp lÞch Chương 2: Đặc tính u cầu liệu đa phương tiện 94 Chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện Dữ liệu đa phương tiện bắt buộc thoả mản yêu cầu nghiêm khắc hệ thống đa phương tiện như: độ rộng băng tần cao, không gian lưu trữ lớn, tốc độ truyền cao, giới hạn về độ trể biến thiên độ trể đồng hố khơng gian thời gian Phương tiện ứng dụng khác có yêu cầu khác Các yêu cầu phải thoả mãn tồn phiên trùn thơng / trình diễn thông qua thành phần hệ thống Để cung cấp cấu tổ chức đồng nhất, rõ bảo đảm yêu cầu khác nhau, khái niệm gọi “chất lượng dịch vụ” (QoS: Quality of service) đưa QoS tập hợp tham số u cầu Nó khơng phải tập hợp tham số chấp nhận thông thường Các tham số yêu cầu chung bao gồm yêu cầu đề cập Các thông số định rõ hai cấp: Chất lượng thích hợp chất lượng chấp nhận Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 95 Chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện QoS phiên giao tiếp thoả thuận, chấp nhận ứng dụng đa phương tiện, hệ thống đa phương tiện (nhà cung cấp dịch vụ) Khi ứng dụng cần bắt đầu phiên làm việc, đưa đề nghị yêu cầu QoS đến hệ thống Hệ thống từ chối chấp nhận đề nghị, chấp nhận với số thoả thuận thấp yêu cầu ứng dụng Khi hệ thống chấp nhận đề nghị, giao tiếp hệ thống ứng dụng báo hiệu hệ thống cung cấp QoS yêu cầu Sự đảm bảo ba dạng: Hard: Thoả mãn hoàn toàn yêu cầu QoS Soft: Cung cấp bảo đảm với khả (xác suất) P Best effort: Không đảm bảo cho tất cả, hệ thống thực với hết khả Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 96 Chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện Sự bảo đảm phải bắt buộc với hai đầu hệ thống diện rộng Hệ thống đa phương tiện điển hình gồm ba phần: Máy tính điện tử, hệ thống tập tin, hệ thống vận chuyển truyền thông (bao gồm giao thức vận chuyển phần kiến trúc mạng) QoS đảm bảo yêu cầu tài nguyên hệ thống quản lý cách đắn Các tài nguyên hệ thống bao gồm: CPU, nhớ, độ rộng băng tần,.… Mỗi thành phần hệ thống có phận quản lý tài nguyên, giám sát tài nguyên dùng có sẳn Khi nhận yêu cầu phiên làm việc mới, làm kiểm tra chấp nhận (admission test) Nếu tài nguyên có sẳn đủ hỗ trợ yêu cầu mới, không cản trở phiên làm viêc tại, đưa vào Chương 2: Đặc tính u cầu liệu đa phương tiện 97 Chất lượng dịch vụ truyền thơng đa phương tiện Nói cách khác, tập hợp tham số QoS đề nghị đến ứng dụng, sở tài nguyên sẳn dùng + Nếu đề nghị chấp nhận, phiên làm việc bắt đầu + Tất trường hợp khác, phiên làm việc bị từ chối Nghiên cứu QoS mới, nhiều nghiên cứu tiến hành Ví dụ như: Làm để biến đổi tham số QoS thành yêu cầu tài nguyên Làm để xây dựng kế hoạch phiên làm việc, có nhiều phiên làm việc hỗ trợ số cố định tài nguyên … Bản chất truyền thông đa phương tiện bảo đảm chất lượng dịch vụ ứng dụng đa phương tiện, sử dụng tài nguyên hệ thống cách hiệu Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 98 CÂU HỎI BÀI TẬP Định nghĩa âm mô tả đặc tính kỹ thuật Một vài ứng dụng âm thanh, yêu cầu chất lượng âm theo thuật ngữ hệ số nhiễu tín hiệu (signal-to-noise ratio) 54 dB Cần bit để biểu diễn cho mẫu để đáp ứng chất lượng âm yêu cầu ? Chất lượng âm Compact Disk, cần thu tất âm nghe SNR 96dB Nó có kênh để cung cấp hiệu ứng stereo Liệt kê giải thích tốc độ lấy mẫu yêu cầu Nếu ta cần lưu trữ âm này, xác định yêu cầu dung lượng lưu trữ Giải thích ý nghĩa tốc độ frame độ phân giải hàng ngang hệ thống video Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 99 CÂU HỎI BÀI TẬP Trong trình biến đổi video tương tự sang video số Xác định tốc độ lấy mẫu mức lượng hoá thế ? Hiệu ứng cưa nguyên nhân ? Mơ tả hình ảnh hiệu ứng video số 460 mức lượng giá yêu cầu để bao hàm khoảng nhìn từ đến 100 với độ nhạy tương phản 1% phương pháp lương hoá phi tuyến dùng Bao nhiêu bước lượng hoá yêu cầu sử dụng phương pháp lượng hố tún tính Âm số, hình ảnh số, video số ? Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 100 TÓM LƯỢC BÀI HỌC Định nghĩa các đặc điểm hệ thống đa phương tiện sử dụng âm video số Âm video số liên tục theo thời gian, nghĩa truyền trình bày theo tốc độ mẫu cố định Ngồi nghiêm ngặt theo thời gian, cịn u cầu số lượng lưu trữ lớn độ rộng băng tần truyền thông tin cao Âm video số các chuỗi liệu nhị phân, khó nhận biết tìm kiếm các thơng tin có liên quan Đối với hình ảnh video số, các giá trị mẫu biểu diễn màu tương ứng điểm ảnh Có nhiều kiểu chuẩn, thiết bị vào hình ảnh, sử dụng các biểu diễn màu khác Để đạt chất lượng hiển thị cao, tỷ lệ nén liệu cao, hiệu tìm kiếm liệu cao, điểm ảnh màu phải đặc tả cơng cụ độc lập Chương 2: Đặc tính u cầu liệu đa phương tiện 101 TÓM LƯỢC BÀI HỌC Hệ thống xử lý truyền thông đa phương tiện phải hỗ trợ cung cấp Nén liệu để giảm thiểu các yêu cầu về không gian lưu trữ độ rộng băng tần tryền thông Hệ điều hành đa phương tiện, giao thức vận chuyển, kế hoạch làm việc đĩa cung cấp đảm bảo về độ trể biến thiên độ trể thích hợp Trạm làm việc hiệu cao, mạng tốc độ cao để vận hành tốc độ bit cao với ràng buộc khắc khe thời gian Sự đồng hoá phương tiện để giử mối quan hệ không gian thời gian các phương tiện có liên quan Cơ chế tìm kiếm hiệu cao có khả tìm kiếm âm thanh, hình ảnh, video có liên quan cách nhanh chóng trả lời các truy vấn người dùng Đặc tả chất lương dịch vụ các chế bảo đảm Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 102 References Một số nội dung môn học tham khảo từ: Jerry D Gibson, Multimedia Communications, Academic Press, 2001 Bài giảng Truyền thông đa phương tiện, ĐH Cần Thơ Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 103 Câu hỏi ? Ý kiến ? Đề xuất ? Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện 104 ... (Mb/s) CCIR 601 4 -2 - 2 SMPTE D-1 525 lines, 60 fields CCIR 601 4 -2 - 2 SMPTE D-1 625 lines, 50 fields 5.5 13.5 838 710 108 5.5 13.5 864 716 108 2. 2 6.75 419 335 54 21 6 2. 2 6.75 4 32 358 54 21 6 Chrominance... 525 30 340 2: 1 4:3 625 25 409 2: 1 4:3 4 .2 MHz 6.0 MHz Y=0.30R+0.59G+0.11B I=0.60R-0 .28 G-0.32B Q=0 .21 R-0.52G+0.31B U=1.33MHz Q=0.45MHz Y=0.30R+0.59G+0.11B DR=1.33R+1.11G+0 .22 B DB=0.45R-0.88G+1.33B...MÔN HỌC: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN Chương 1: Tổng quan trùn thơng đa phương tiện Chương 2: Đặc tính, yêu cầu liệu đa phương tiện Chương 3: Các chuẩn nén liệu đa phương tiện Chương 4: Truyền