Bài giảng Truyền thông đa phương tiện: Chương 3 Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén Audio, hình ảnh, video, cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguyên lý nén dữ liệu; Kỹ thuật và các nguyên tắc cơ bản của nén dữ liệu; Kỹ thuật và chuẩn nén âm thanh; Kỹ thuật và chuẩn nén hình ảnh.
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 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… MÔN HỌC: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN Chương 1: Tổng quan đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén Audio, hình ảnh, video Chương 4: Truyền liệu đa phương tiện mạng máy tính Chương 5: Mợt sớ ứng dụng trùn thơng đa phương tiện Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ, KỸ THUẬT VÀ CHUẨN NÉN AUDIO, HÌNH ẢNH, VIDEO Giới thiệu Nguyên lý nén liệu Kỹ thuật và nguyên tắc bản nén liệu Kỹ thuật và chuẩn nén âm Kỹ thuật và chuẩn nén hình ảnh Kỹ thuật và chuẩn nén Video Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU Mục đích: Giới thiệu nguyên lý, Kỹ thuật chuẩn nén liệu: âm thanh, hình ảnh Video kỹ thuật số Yêu cầu: Sinh viên nắm vững Các nguyên lý nén liệu đa phương tiện Các kỹ thuật nén liệu đa phương tiện Các chuẩn nén liệu âm thanh, hình ảnh video kỹ tḥt sớ Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ, KỸ THUẬT VÀ CHUẨN NÉN AUDIO, HÌNH ẢNH, VIDEO Giới thiệu Nguyên lý nén liệu Kỹ thuật và nguyên tắc bản nén liệu Kỹ thuật và chuẩn nén âm Kỹ thuật và chuẩn nén hình ảnh Kỹ thuật và chuẩn nén Video Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… Giới thiệu Tại phải nén liệu? Các File Multimedia có dung lượng lớn để lưu trữ hay trùn đi… cần thiết phải làm giảm dung lượng File đến mức Các File Text hay mợt sớ File khác cần nén lại để đáp ứng cho việc gửi Mail hay ứng dụng khác Vấn đề Băng thông mạng Các vấn đề cần giải quyết Các nguyên lý bản nén liệu, để đo lường hiệu suất nén xếp loại kỹ thuật nén ? Các kỹ thuật nào nén tốt cho liệu đa phương tiện ? Dữ liệu gớc lấy lại xác sau nén ? Chuẩn nén âm thanh, hình ảnh video ? Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ, KỸ THUẬT VÀ CHUẨN NÉN AUDIO, HÌNH ẢNH, VIDEO Giới thiệu Nguyên lý nén liệu Kỹ thuật và nguyên tắc bản nén liệu Kỹ thuật và chuẩn nén âm Kỹ thuật và chuẩn nén hình ảnh Kỹ thuật và chuẩn nén Video Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… Nguyên lý nén liệu Mong muốn nén âm thanh, hình ảnh video số để tốc độ bit yêu cầu lưu trữ quản lý Chúng ta nén liệu nhờ vào việc khai thác hai nhân tố chính: Sự dư thừa liệu âm thanh, hình ảnh video sớ Đặc tính giác quan người Sự dư thừa liệu Âm số chuỗi giá trị lấy mẫu Mợt hình ảnh một mảng hai chiều giá trị lấy mẫu, video mợt chuỗi hình ảnh phát theo mợt tớc đợ Các giá trị lấy mẫu âm hay hình ảnh khơng hồn tồn đợc lập Các giá trị lấy mẫu lân cận nhiều có tương quan với Sự tương quan gọi dư thừa Loại bỏ dư thừa không làm thay đổi ý nghĩa liệu Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… Nguyên lý nén liệu Sự dư thừa liệu Sự dư thừa âm số Trong hầu hết trường hợp, giá tri lấy mẫu âm lân cận tương tự Một giá trị mẫu dự đốn mợt mức đợ định sở giá trị lấy mẫu tại Kỹ thuật nén dùng đặc điểm gọi mã hoá dự đoán (predictive coding) Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… Nguyên lý nén liệu Sự dư thừa liệu Sự dư thừa âm sớ Trong tiếng nói sớ, ta có mợt kiểu khác dư thừa: Trong đàm thoại/lời nói bình thường, phát tiếng nói mợt tỷ lệ phần trăm thấp theo thời gian Giữa tiếng nói phát khoảng im lặng Các mẫu ứng với khoảng im lặng loại bỏ mà khơng ảnh hưởng tới ý nghĩa câu nói Kỹ thuật nén sử dụng đặc điểm gọi loại bỏ khoảng im lặng (silence removal) Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… 10 Các chuẩn nén ảnh Các định dạng ảnh tỉ lệ nén: 1600x1200 5760KB BMP 5626KB TGA 5626KB PGM 5626KB PBM 5626KB TIF 5565KB PNP 4405KB XPM 3759KB GIF 1802KB JPEG 754KB Ưu điểm chuẩn nén JPEG2k JPEG JPEG2k JPEG JPEG2k CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ, KỸ THUẬT VÀ CHUẨN NÉN AUDIO, HÌNH ẢNH, VIDEO Giới thiệu Nguyên lý nén liệu Kỹ thuật và nguyên tắc bản nén liệu Kỹ thuật và chuẩn nén âm Kỹ thuật và chuẩn nén hình ảnh Kỹ thuật và chuẩn nén Video Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… 66 Các chuẩn nén video MPEG MPEG • MPEG-1 ~ 1-1.5Mbps (early 90s) – For compression of 320x240 full-motion video at rates around 1.15Mb/s – Applications: video storage (VCD) • MPEG-2 ~ 2-80Mbps (mid 90s) – For higher resolutions – Support interlaced video formats and a number of features for HDTV – Address scalable video coding – Also used in DVD • MPEG-4 ~ 9-40kbps (later 90s) – For very low bit rate video and audio coding – Applications: interactive multimedia and video telephony • MPEG-21 ~ ongoing MPEG-7 • To serve the need of audiovisual content-based retrieval (or audiovisual object retrieval) in applications such as digital libraries • The formal name Multimedia Content Description Interface 70 MPEG-7 and Multimedia Content Description • MPEG-7 has developed Descriptors (D), Description Schemes (DS) and Description Definition Language (DDL) The following are some of the important terms: – Feature - characteristic of the data – Description - a set of instantiated Ds and DSs that describes the structural and conceptual information of the content, the storage and usage of the content, etc – D - definition (syntax and semantics) of the feature – DS - specification of the structure and relationship between Ds and between DSs – DDL - syntactic rules to express and combine DSs and Ds • The scope of MPEG-7 is to standardize the Ds, DSs and DDL for descriptions The mechanism and process of producing and consuming the descriptions are beyond the scope of MPEG-7 71 MPEG • • • • Tiêu chuẩn MPEG kết hợp nén ảnh nén liên ảnh Phương pháp nén có tổn hao dựa biến đổi DCT Bù chuyển động MPEG dùng biểu diễn màu YCrCb CÂU HỎI BÀI TẬP Giải thích tại ta nén file văn bản khơng thơng tin Giải thích tại ta nén âm video sớ với hệ số nén cao tài liệu dạng văn bản Kỹ thuật nén không gì? Các ứng dụng sử dụng? Tại sao? Chúng ta đánh giá hiệu quả một kỹ thuật nén nào? Các đặc tính dùng để chọn kỹ thuật nén ứng dụng videophony tốc độ 64 Kbit/s Nguyên tắt mã hố Huffman gì? Chương 3: Ngun lý, kỹ tḥt và chuẩn nén… 74 TÓM LƯỢC BÀI HỌC Chúng ta đã giới thiệu nhiều kỹ thuật nén hình ảnh âm Vì video u cầu nhiều băng thơng, kỹ thuật nén hình ảnh video nhấn mạnh Để có mợt hệ sớ nén cao tại mợt vài chất lượng hình ảnh, mợt tổ hợp kỹ thuật đã ứng dụng hệ thớng thực hành Việc chọn mợt phương pháp phụ thuộc nhiều vào ứng dụng Năm chuẩn nén q́c tế cho mã hóa nghe nhìn đã đề nghị cho ứng dụng khác Khả ứng dụng tóm tắt sau: JPEG: Nén ảnh tỉnh, màu, trắng đen, video chuyển động H.261: Nén video Videophony, videoconferencing MPEG-1: VHS-quality video (1.5 Mbps), video storage applications – MPEG2: Studio-quality video (4 Mbps), HDTV (20 Mbps) MPEG-4: very-low-bit-rate video applications, personal videophony MPEG AUDIO (MPEG-1, 2, 4): Nén âm CD-quality H.263: Nén video cho videophony (64 Kbps) mobile communication JBIG: Nén ảnh nhị phân (bilevel image) facsimile transmission Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… 75 CẢM ƠN 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 Bài giảng Truyền thông đa phương tiện, Học Viện KTQS 76 Câu hỏi ? Ý kiến ? Đề xuất ? 77 ... HỌC: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN Chương 1: Tổng quan đa phương tiện Chương 2: Đặc tính yêu cầu liệu đa phương tiện Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén Audio, hình ảnh, video Chương. .. video Chương 4: Truyền liệu đa phương tiện mạng máy tính Chương 5: Mợt sớ ứng dụng trùn thơng đa phương tiện Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ, KỸ THUẬT... lý nén liệu đa phương tiện Các kỹ thuật nén liệu đa phương tiện Các chuẩn nén liệu âm thanh, hình ảnh video kỹ tḥt sớ Chương 3: Nguyên lý, kỹ thuật và chuẩn nén… CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ,