Giải pháp tăng cường hoạt động huy động vốn tại Chi nhánh Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hà Nội

Tài liệu tham khảo tài chính ngân hàng Giải pháp tăng cường hoạt động huy động vốn tại Chi nhánh Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hà Nội

Ch ơng 1: Tổng quan về truyền hình số −ơng 1: Tổng quan về truyền hình số

Chơng 1 của luận văn trình bầy các đặc điểm cơ bản, các vấn đề chủyếu trong quá trình chuyển đổi tín hiệu Video từ dạng tơng tự sang dạng số

1.1 Giới thiệu

Truyền hình đen trắng ra đời từ những năm đầu của thập kỷ XX vớinhiều tiêu chuẩn khác nhau: L, M, N, B, G, H, I, D, K

Truyền hình màu với ba hệ: NTSC, PAL, SECAM xuất hiện vào thập

kỷ 50 đã tạo nên một bớc ngoặt mới trong quá trình phát triển của công nghệtruyền hình Cả ba hệ đều sử dụng các tín hiệu thành phần là tín hiệu chói vàhai tín hiệu hiệu màu (Y, R-Y, B-Y) Điều khác nhau cơ bản là phơng pháp

điều chế tín hiệu hiệu màu, tần số sóng mang màu và phơng pháp ghép kênh

Do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử với sự ra đời củacác vi mạch cỡ lớn, các bộ xử lý tín hiệu với tốc độ cao, các bộ nhớ vớidung lợng lớn và nhất là sự bùng nổ của công nghệ thông tin trong nhữngnăm gần đây, video số, truyền hình số đã hoàn toàn mang tính khả thi vàtừng bớc trở thành hiện thực

Số hoá tín hiệu video thực tế là sự biến đổi tín hiệu video tơng tự(Analog) sang dạng số (Digital)

Công nghệ truyền hình số đã và đang bộc lộ thế mạnh tuyệt đối so vớicông nghệ tơng tự trên nhiều lĩnh vực

Tuy nhiên việc chuyển đổi tín hiệu video từ tơng tự sang số cũng cónhiều vấn đề cần xem xét nghiên cứu

Tín hiệu video, theo tiêu chuẩn OIRT có tần số ≤ 6MHz vì vậy theotiêu chuẩn Nyquist để đảm bảo chất lợng, tần số lấy mẫu phải lớn hơn12MHz; với số hoá 8 bít, để truyền tải đầy đủ thông tin một tín hiệu videothành phần có độ phân giải tiêu chuẩn, tốc độ phải lớn hơn 200Mbit/s Đốivới truyền hình độ phân giải cao, tốc độ bit lớn hơn 1Gbit/s

Dung lợng này quá lớn, các kênh truyền hình thông thờng không cókhả năng truyền tải Các vấn đề mấu chốt cần xem xét trong quá trình số hoátín hiệu video bao gồm:

1.2 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống truyền hình số

Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình số có dạng nh hình 1.1

Đầu vào của thiết bị sẽ tiếp nhận tín hiệu truyền hình tơng tự Trongthiết bị mã hoá (biến đổi AD), tín hiệu hình sẽ đợc biến đổi thành tín hiệu số,các tham số và đặc trng của tín hiệu này đợc xác định từ hệ thống truyềnhình đợc lựa chọn

Tín hiệu truyền hình số đợc đa tới thiết bị phát Sau đó qua kênh thôngtin, tín hiệu truyền hình số đa tới thiết bị thu cấu tạo từ thiết bị biến đổi tínhiệu ngợc lại với quá trình xử lý tại phía phát

Giải mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi tín hiệu truyền hình sốthành tín hiệu truyền hình tơng tự Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác

định cấu trúc mã hoá và giải mã tín hiệu truyền hình

Mã hoá kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thôngtin Thiết bị mã hoá kênh phối hợp đặc tính của tín hiệu số với kênh thôngtin Khi tín hiệu truyền hình số đợc truyền đi theo kênh thông tin, các thiết bịbiến đổi trên đợc gọi là bộ điều chế và bộ giải điều chế

1.3 Đặc điểm của truyền hình số

Đặc điểm của truyền hình số đợc xem xét thông qua các u nhợc điểmcủa nó, vì nó giải thích lý do của việc cần thiết phải thay thế truyền hìnhAnalog sang truyền hình số, những đặc điểm dới đây chính là tính u việt củatruyền hình số so với truyền hình tơng tự, bao gồm:

+ Có thể tiến hành rất nhiều quá trình xử lý trong Studio (trung tâmtruyền hình) mà tỷ số S/N không giảm Trong truyền hình tơng tự thì việcnày gây méo tích luỹ (mỗi khâu xử lý đều gây méo)

+ Thuận lợi cho quá trình ghi, đọc: có thể ghi đọc vô hạn lần mà chấtlợng không bị giảm.

+ Dễ sử dụng thiết bị tự động kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính.+ Có khả năng lu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản vàsau đó đọc nó với tốc độ tuỳ ý

+ Khả năng truyền trên cự ly lớn: tính chống nhiễu cao (do việc cài mãsửa lỗi, chống lỗi, bảo vệ…).)

+ Dễ tạo dạng lấy mẫu tín hiệu, do đó dễ thực hiện việc chuyển đổi hệtruyền hình, đồng bộ từ nhiều nguồn khác nhau dễ thực hiện những kỹ xảotrong truyền hình

+ Các thiết bị số làm việc ổn định, vận hành dễ dàng và không cần

điều chỉnh các thiết bị trong khi khai thác

+ Có khả năng xử lý nhiều lần đồng thời một số tín hiệu (nhờ ghépkênh phân chia theo thời gian)

+ Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đờng Hiện tợng bóng mathờng xảy ra trong hệ thống truyền hình tơng tự do tín hiệu truyền đến máythu theo nhiều đờng Việc tránh nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin sốcũng làm giảm đi hiện tợng này trong truyền hình quảng bá

+ Tiết kiệm đợc phổ tần nhờ sử dụng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệnén có thể lên đến 40 lần mà hầu nh ngời xem không nhận biết đợc sự suygiảm chất lợng Từ đó có thể thấy đợc nhiều chơng trình trên một kênh sóng,trong khi truyền hình tơng tự mỗi chơng trình phải dùng một kênh sóngriêng

+ Có khả năng truyền hình đa phơng tiện, tạo ra loại hình thông tinhai chiều, dịch vụ tơng tác, thông tin giao dịch giữa điểm và điểm Do sựphát triển của công nghệ truyền hình số, các dịch vụ tơng tác này ngày càngphong phú đa dạng và ngày càng mở rộng Trong đó có sự kết hợp giữa máythu hình và hệ thống máy tính, truyền hình từ phơng tiện thông tin đại chúngtrở thành thông tin cá nhân

Tuy nhiên truyền hình số cũng có những nhợc điểm đáng quan tâm:

+ Dải thông của tín hiệu cha nén tăng do đó độ rộng băng tần của thiết

bị và hệ thống truyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu tơng tự

+ Việc kiểm tra chất lợng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền ờng phức tạp hơn (phải dùng mạch chuyển đổi số – tơng tự)

th-1.4 Số hoá tín hiệu video

1.4.1 Lấy mẫu tín hiệu Video

a Lựa chọn tần số lấy mẫu

Công đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tơng tự sang tínhiệu số là lấy mẫu (có nghĩa là rời rạc tín hiệu tơng tự theo thời gian) Do đótần số lấy mẫu là một trong những thông số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số

Có nhiều yếu tố quyết định việc lựa chọn tần số lấy mẫu Tần số lấy mẫu cần

đợc xác định sao cho hình ảnh nhận đợc có chất lợng cao nhất, tín hiệutruyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất, độ rộng băng tần nhỏ nhất và mạch đơngiản

Để cho việc lấy mẫu không gây méo, ta phải chọn tần số lấy mẫu thoảmãn định lý lấy mẫu Nyquist - Shannon sa  2max

Trờng hợp sa < 2max sẽ xảy ra hiện tợng chồng phổ làm xuất hiện cácthành phần phụ và xuất hiện méo, ví dụ nh hiệu ứng lới trên màn hình (docác tín hiệu vô ích nằm trong băng tần video), méo sờn xung tín hiệu, làmnhoè biên ảnh (do hiệu ứng bậc thang), các điểm sáng tối nhấp nháy trênmàn hình

Trị số f sa tối u sẽ khác nhau cho các trờng hợp: tín hiệu chói, tín hiệumàu cơ bản (R, G, B), các tín hiệu hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp.Cuối cùng việc chọn tần số lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu

* Lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp (video composite):

Theo định lý lấy mẫu Nyquist - Shannon thì tần số lấy mẫu phải  2lần tần số lớn nhất của tín hiệu (sẽ tránh đợc hiện tợng chồng phổ) Với dảithông video là 6 MHz thì tần số lấy mẫu tối thiểu cho tín hiệu video phải lớnhơn hoặc bằng 12 MHz Tuy nhiên nếu chọn tần số lấy mẫu ( fsa ) không cóquan hệ với tần số sóng mang màu (fsc) thì có hiện tợng xuyên điều chế giữa

fsa và fsc, gây ra méo tín hiệu sau khi khôi phục Có thể chọn tần số lấy mẫu

fsa = 3fsc, tuy nhiên chất lợng không đáp ứng đợc cho Studio Tiêu chuẩn tần

số lấy mẫu đợc áp dụng cho video số composite là: fsa = 4fsc

Nh vậy tần số lấy mẫu đối với tín hiệu tổng hợp hệ PAL:

4,433 MHz  4 = 17,7344 MHz

Sử dụng cấu trúc lấy mẫu trực giao, mỗi mẫu đợc lợng tử hoá 8 bit hoặc

10 bit sẽ tạo ra dòng bit nối tiếp có tốc độ 141,76 Mbps hoặc 177,2 Mbps.Tín hiệu Video tổng hợp dới dạng số có chất lợng hạn chế do không thể giảiquyết các vấn đề pha tải màu, can nhiễu giữa tín hiệu chói và màu nên khôngcòn đợc sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây

* Lấy mẫu tín hiệu video thành phần (component)

Lấy mẫu và mã hoá tín hiệu video thành phần có u điểm là loại bỏ đợc

sự phức tạp về tải tần màu và các méo khác mà lấy mẫu tín hiệu video tổnghợp không thể đạt đợc Khuyến nghị 601 của ITU ( ITU-R.BT601/656) đã

định nghĩa chuẩn lấy mẫu Video số cho Studio truyền hình của cả hai hệthống 625 dòng và 525 dòng dựa trên việc số hoá các thành phần Y, CR, CBtrong đó CR, CB là các tín hiệu biểu diễn tín hiệu hiệu màu R-Y và B-Y đãqua quá trình chuyển đổi A/D, đợc biểu diễn chung cho cả PAL và NTSCvới CR = 0,71(R-Y) và CB = 0,564(B-Y ) Tần số lấy mẫu tín hiệu chói đợcchọn chung, bằng bội số nguyên của tần số dòng cho cả hai hệ 625 dòng &

525 dòng Tần số lấy mẫu của tín hiệu chói Y:

fSa luminance = 858 fh 525 = 864fh 625 = 13,5 MHz

Tần số lấy mẫu tín hiệu màu tuỳ thuộc theo chuẩn lấy mẫu, biểu thị tỷ

lệ lấy mẫu giữa các tín hiệu thành phần Y, CR và CB Cấu trúc lấy mẫu trựcgiao các tín hiệu Y, CR, CB theo chuẩn lấy mẫu 4:4:4 ; 4:2:2 ; 4:2:0 ; 4:1:1.Cấu trúc này đợc mô tả ở hình vẽ dới [3]

Hình 1.2 Các chuẩn lấy mẫu tín hiệu sốTrong tiêu chuẩn này, các mẫu đợc lợng tử và biểu diễn bằng 8 bithoặc 10 bit/mẫu Lợng tử hoá 8 bit ta có 256 mức lợng tử và 10 bit là 1024mức lợng tử, các mức này đợc qui định khoảng bảo vệ cần thiết phù hợp vớitừng thành phần tín hiệu video.

Tốc độ dòng dữ liệu theo chuẩn lấy mẫu 4: 2: 2 (PAL)

Khi lấy mẫu 10 bit: (864 + 432+ 432)  625 2510 = 270 (Mbit/s)Với hệ PAL 625 dòng: có 576 dòng tích cực, mỗi dòng tín hiệu chói đợc biểudiễn bằng 720 mẫu ta có tốc độ dòng dữ liệu tích cực theo chuẩn lấy mẫu 4:2: 2 [3]

Khi lấy mẫu 8 bit: (720 + 360+ 360) 576 25 8 = 166 (Mbit/s)Khi lấy mẫu 10 bit: (720 + 360+ 360) 576 2510 = 207 (Mbit/s)Chuẩn 4:2:2 cho chất lợng hình ảnh cao nên đợc sử dụng là chuẩn

trong sản xuất chơng trình (Studio), chuẩn 4:1:1 có chất lợng màu kém hơn

so với 4:2:2 nhng có tốc độ bit thấp hơn nên đợc sử dụng làm các chơng trìnhthời sự, khoa học giáo dục Trong công đoạn phát sóng sử dụng chuẩn4:2:0, chất lợng hình khi phát sóng tơng đơng với sử dụng thiết bị BetacamAnalog

Tuy nhiên tốc độ bit lớn sẽ đòi hỏi bộ nhớ lớn khi lu trữ và dải thôngrộng khi truyền dẫn Do đó cần phải nén dòng bit video, tức là cần phải biểu

diễn dòng bit video với tốc độ bit thấp hơn mà chất lợng hình ảnh không bịsuy giảm hoặc suy giảm ở mức chấp nhận đợc.

b Cấu trúc lấy mẫu.

Để khôi phục chính xác hình ảnh thì tần số lấy mẫu phải là bội của tần

số dòng Khi này, điểm lấy mẫu trên các dòng quét kề nhau sẽ thẳng hàngvới nhau và tránh đợc các méo đờng biên gây ra

Nh vậy, việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà cònphụ thuộc vào toạ độ các điểm lấy mẫu Có 3 dạng liên kết vị trí các điểm lấymẫu đợc sử dụng phổ biến cho cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video:

Lợng tử hoá là bớc tiếp theo trong quá trình biến đổi AD, là quá trình

mà biên độ tín hiệu đợc chia thành các mức- gọi là mức lợng tử, khoảng cáchgiữa hai mức lợng tử kề nhau đợc gọi là bớc lợng tử

Số giá trị lợng tử Q đợc xác định theo biểu thức:

N

Q 2 (2.4)

N – là số bit biểu diễn mỗi mẫu

Tín hiệu số nhận đợc là một giá trị xấp xỉ của tín hiệu ban đầu bởi vìtất cả các giá trị nằm trong một mức lợng tử đều có một giá trị nh nhau- đóchính là mức lợng tử Q

Q Q Q Q Q Q

n+5 n+4 n+3 n+2 n+1

nThời gian

T T T T T T T T Q

Lỗi l ợng tử

Các mẫu

Hình 1.3: Quá trình l ợng tử hoá

Quá trình lợng tử hóa gây ra sai số lợng tử, đây là một nguồn nhiễukhông thể tránh khỏi trong các hệ thống số, nhiều trờng hợp nó ảnh hởngnghiêm trọng đến độ chính xác và tin cậy của tín hiệu.

Biểu thức sai số lợng tử có dạng là:

eq = x - Q(x)trong đó:

eq: là sai số lợng tử

x: là giá trị các mẫu tín hiệu trớc khi lợng tử

Q(x): là giá trị các mẫu tín hiệu sau khi lợng tử

eq phụ thuộc vào tính thống kê của tín hiệu đầu vào và độ rộng các bớclợng tử

Theo định nghĩa sai số trung bình bình phơng (MSE) ta có

i

) ( ) (

2



Trong lợng tử hoá tuyến tính, giả sử các lỗi có phân bố đều

Giá trị căn bình phơng trung bình của eq :

12



 RMS Trong đó di (i=1 N) là giá trị lợng tử,  : bớc lợng tử, fx(x) là xácsuất lỗi

Tỉ số tín hiệu đỉnh trên nhiễu lợng tử của bộ lợng tử tuyến tính có lỗiphân bố đều có giá trị tính theo biểu thức:

08 , 10 02 , 6 12 2 lg

kê của nguồn tín hiệu

Sai số lợng tử (eq) là một nguồn nhiễu (nhiễu lợng tử) không thể tránhkhỏi trong hệ thống số Với các ứng dụng trong truyền hình ngời ta sử dụnglợng tử hoá 8 bit, 10 bit hoặc 12 bit Hầu hết các thiết bị có chất lợng cao đều

sử dụng lợng tử hoá 10 bit/mẫu ( 210 = 1024 mức lợng tử ) từ 0 đến 1023 (từ

000 đến 3FF trong hệ HEX) Các mức 000, 001, 002, 003 và 3FC, 3FD, 3FE,3FF đợc dùng làm khoảng dự phòng mức dới và trên của tín hiệu video, cácmức còn lại để lợng tử tín hiệu video tích cực

Méo lợng tử phụ thuộc vào số mức lợng tử Đối với tín hiệu video,méo lợng tử xuất hiện ở hai dạng chính: Hiệu ứng đờng viền và nhiễu hạt

Hiệu ứng đờng viền xuất hiện ở những vùng có độ sáng thay đổi chậm

và đều theo chiều ngang, khi đó có những sọc với độ sáng cố định chia thànhnhiều đờng rõ nét theo chiều đứng nh đờng biên Nếu tăng số mức lợng tử,hiệu ứng đờng viền sẽ giảm, khi sử dụng từ mã 8 bit để biểu diễn màu, hiệuứng đờng viền hầu nh không xuất hiện

Hiệu ứng hạt là loại nhiễu có dạng nh sơng mù xuất hiện ở vùng ảnhrộng và có độ sáng đồng đều

b Phân loại

Có hai phơng pháp lợng tử hoá là:

 Lợng tử hoá tuyến tính có các bớc lợng tử Q bằng nhau

 Lợng tử hoá phi tuyến có các bớc lợng tử Q khác nhau

1.4.3 Mã hoá

a Khái quát

Mã hoá là khâu cuối cùng trong biến đổi AD, là quá trình biến đổi cấutrúc nguồn tín hiệu mà không làm thay đổi tin tức, mục đích là cải thiện cácchỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống truyền tin Dữ liệu sau mã hoá có nhiều u

điểm: Tính chống nhiễu cao hơn, tốc độ hình thành tơng đơng khả năngthông qua của kênh

Quá trình mã hoá biến đổi các mức lợng tử hoá thành chuỗi các bit

“0”, “1” Độ dài của dãy tín hiệu nhị phân này (gọi là từ mã nhị phân) đợctính bằng số lợng các con số “0”, “1” là một trong các chỉ tiêu chất lợng của

kỹ thuật số hoá tín hiệu, nó phản ánh mức sáng, tối, màu sắc của hình ảnh

đ-ợc ghi nhận và biến đổi Về nguyên tắc, độ dài dãy nhị phân này càng lớn thì

độ phân giải tín hiệu càng cao, độ phân giải hiện nay là 8 bit/ mẫu

Phân loại các mã trong truyền hình số:

 Các mã để mã hoá tín hiệu truyền hình

 Các mã để truyền có hiệu quả cao qua kênh thông tin

 Các mã để thuận tiện cho việc giải mã và đồng bộ bên thu

 Các mã xử lý số tín hiệu trong các phần khác nhau của hệ thốngtruyền hình số

Về cấu trúc toán học, ta có các loại mã:

Các mã mà các tổ hợp của nó bao gồm một số các ký hiệu nh nhau gọi

là mã đều đặn, còn các mã mà các tổ hợp của nó bao gồm một số các ký hiệukhác nhau gọi là mã không đều đặn

Lý thuyết mã có hai hớng nghiên cứu để khắc phục độ d tín hiệutruyền hình:

 Nghiên cứu các cấu trúc mã nâng cao độ chính xác của việc truyềntheo kênh thông tin có nhiễu (mã chống sai số, mã hiệu chỉnh…).)

 Nghiên cứu các mã làm triệt tiêu độ d của tín hiệu đã mã hoá trongkênh chống nhiễu (nén tín hiệu)

Để phục vụ các yêu cầu về ghi, truyền tín hiệu video, mã hoá đợc sửdụng trong các trờng hợp:

 Mã hoá sơ cấp: Dùng để tạo tín hiệu số ở studio

 Mã bảo vệ và sửa sai: Tăng khả năng chịu đựng của tín hiệu trongkênh có nhiễu

 Mã truyền tuyến tính: Tăng khả năng truyền dẫn

Ban đầu, tất của các tín hiệu video số đợc mã hoá sơ cấp, sau đó là mãhoá chuyển đổi Mã sơ cấp là mã cơ sở mà từ đó hình thành mã bảo vệ

1.5 Giảm tốc độ bit trong truyền hình

Nếu sử dụng PCM tuyến tính để biến đổi số tín hiệu Video tơng tự thìtốc độ bit sẽ tăng rất cao và do đó thiết bị Video số cũng nh thiết bị truyềndẫn số cần phải có dải thông rất lớn so với trờng hợp tín hiệu Video tơng tự

Trong truyền hình số ngời ta thờng lấy tỷ lệ tần số lấy mẫu tín hiệuchói và tần số lấy mẫu tín hiệu số màu để đánh giá chất lợng hình ảnh

sY : sc:R-Y : sc:B-Y

4 : 4 : 4 chất lượng cao nhất

4 : 2 : 2 chất lượng cao

4 : 1 : 1 chất lương trung bỡnh

2 : 1 : 1 (dựng cho thoại truyền hỡnh )

Việc giảm tốc độ bit dựa vào các yếu tố sau:

+ Nguồn tín hiệu Video đợc xem nh nguồn có nhớ Các thông tin đợctruyền trên hai dòng kề nhau chỉ khác nhau rất ít và đợc xem là giốngnhau Nó cũng đúng cho cả hai mành (nửa mành) và 2 ảnh kề nhau Haynói cách khác: Một số thông tin nhất định trong tín hiệu Video có thể đợckhôi phục lại ở đầu thu mà không cần truyền đi nó

+ Dựa vào những đặc điểm sinh lý của mắt ngời: độ nhạy của mắt, các

đặc điểm về phổ của mắt, khả năng phân biệt của mắt, độ lu ảnh của võngmạc nên không cần truyền đi toàn bộ thông tin chứa trong các dòng vàcác mành hoặc các ảnh liên tục, các tín hiệu không truyền đi đó gọi là tínhiệu d thừa (Redundanced Video Signal)

+ Để giảm tốc độ bit truyền hình số còn thực hiện chọn mã thích hợp

có thể thực hiện theo các nhóm sau:

 DPCM: PCM phi tuyến, PCM có dự báo, PCM vi sai

 Mã chuyển vị (chuyển đổi)

 Mã nội suy và ngoại suy

Trong đó: PCM đòi hỏi tốc độ bit cao DPCM sử dụng đặc trng thống

kê ảnh và tín hiệu Video và cũng nh đặc điểm của mắt ngời cho phép làmgiảm tốc độ bit nên trong truyền hình số ngời ta thờng dùng phơng pháp

điều chế xung mã vi sai hơn cả

1.6 Phơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số

Truyền hình quảng bá tiết kiệm đợc bộ nhớ và tiết kiệm kênh truyền.Một kênh truyền hình quảng bá truyền thống khi truyền tín hiệu truyền hình

số có thể truyền đợc trên 6 chơng trình và mỗi chơng trình có thể kèm theo 2

đến 4 đờng tiếng ứng dụng kỹ thuật truyền hình số có nén có thể truyền mộtchơng trình truyền hình độ phân giải cao HDTV trên một kênh thông thờng

có băng thông (6-8)MHz, điều mà kỹ thuật tơng tự không thể giải quyết đợc

Truyền hình số có nén đợc sử dụng rộng rãi cho nhiều cấp chất lợngkhác nhau Từ S DTV có chất lợng tiêu chuẩn đến HDTV có chất lợng caovới tốc độ bit từ 5 – 24 Mb/s, đợc truyền dẫn và phát sóng qua cáp, qua vệtinh và trên mặt đất Có rất nhiều tiêu chuẩn nén dùng cho truyền hình số:MPEG-1, 2, 3, 4, 7…) (Moving Picture Experts Group)

Chơng trình quảng bá truyền hình số (digital video broadcasting DVB)chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG-2, nó có phơng thức sửa mã sai; căn

cứ vào các chơng trình Multimedia, sẽ chọn lựa các phơng thức điều chế tơngứng và biên mã của các đờng thông tin

Hiện nay có ba tiêu chuẩn truyền hình số là DVB (Châu âu), ATSC(Mỹ), ISDB-T (Nhật), trong đó DVB tỏ ra có nhiều u điểm và có khoảng 84%

số nớc trên thế giới trong đó có Việt Nam lựa chọn sử dụng

Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB đợc mô tả nh hình vẽ dới đây:

1.6.1 Hệ thống quảng bá truyền hình số qua cáp DVB-C

DVB-C: Hệ thống truyền dẫn qua cáp sử dụng độ rộng kênh truyền 8MHz, điều chế QAM với 64 trạng thái, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyềnMPEG-2 là 38,1 Mb/s

Trong mạng truyền hình hữu tuyến do tín hiệu hình ảnh đợc truyền tảitrên đờng dây cáp đồng trục nên nó ít bị can nhiễu bên ngoài Trong cácnguyên tắc DVB đã quy định sử dụng các phơng thức điều chế QAM, căm cứvào trạng thái môi trờng truyền tải có thể sử dụng các tốc độ điều chế khácnhau nh 16-QAM; 128-QAM; 256-QAM

12

Truyền đa chương trỡnh

Mó hoỏ đầu cuối cỏp

Điều chế QAM

Truyền đa chương trỡnh

Mó hoỏ kờnh

Điều chế QPSK

Truyền đa chương trỡnh

Mó hoỏ kờnh

Điều chế COFDM

Ghộp kờnh chương trỡnh

Đến vệ tinh

Đến mỏy phỏt súng trạm mặt đất

Hỡnh 1.4: Mụ hỡnh hệ thống truyền dẫn DVB

Mỏy thu vệ tinh số

Mỏy thu vệ tinh số

Mỏy thu vệ tinh số

Bộ giải điều chế số

Bộ giải điều chế số

Bộ giải điều chế số

Bộ trộn

Mỏy phỏt

Mạng hữu tuyến

Hình 1.5 là sơ đồ của hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến.Nguồn tín hiệu truyền hình lấy nguồn từ vệ tinh thì cần một máy thu vệ tinh

số IRD (Integrated Receiver Coder) để thu các chơng trình khác nhau vàchuyển đổi thành dòng dữ liệu MPEG-2, đối với tín hiệu thị tần-âm tần AVthì cần bộ giải nén biên mã số để giải mã tín hiệu, tạo ra dòng dữ liệuMPEG-2 Nguồn tín hiệu khác nhau sẽ tạo ra dòng dữ liệu MPEG-2 ở bộ trộnnhiều đờng số để tiến hành trộn và thu đợc dòng tín hiệu có tốc độ cao hơn.Sau đó tín hiệu này đa vào bộ điều chế QAM, bộ biến tần để đạt đợc dải tầncần thiết cho mạng truyền hình hữu tuyến

1.6.2 Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB-S

Hệ thống truyền dẫn qua vệ tinh DVB-S có các đặc trng nh sau: Sửdụng băng tần C và Ku, điều chế số QPSK, tối u hoá cho từng tải riêng chotừng bộ phát đáp (Transponder: thiết bị thu phát trên vệ tinh) và công suấthiệu dụng, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 38,1 Mb/s

Nguyên lý truyền hình số vệ tinh trình bày ở hình 1.6 Thông tin âmtần và thị tần và các tín hiệu số trớc tiên sẽ đi qua bộ nén số MPEG-2 (ENC)tiến hành việc nén biên mã, tín hiệu truyền hình số với tốc độ trên 200Mb/s

đợc nén xuống còn 6Mb/s, dòng số liệu MPEG-2 bị nén nhiều đờng sẽ đợc

đa vào bộ trộn nhiều đờng số tiến hành việc trộn, ở ngõ ra sẽ nhận đợc dòngmã MPEG-2 có tốc độ cao hơn Căn cứ vào yêu cầu, các chơng trình truyền

Bộ điều chế QPSK

Bộ đổi tần lờn Phỏt lờn vệ tinh

Hỡnh 1.6 Sơ đồ khối hệ thống quảng bỏ truyền hỡnh số vệ tinh

hình cần tải sẽ đợc thực hiện việc mã hoá, sau đó dòng số liệu MPEG-2 đợc

đa vào bộ điều chế số QPSK Cuối cùng tiến hành biến tần, tín hiệu QPSK

đ-ợc điều chế tới trung tần IF, đạt tới tần số vi ba cần thiết của dải sóng C hoặc

Ku, thông qua anten phát tiến hành phát lên vệ tinh

Sơ đồ khối của hệ thống thu truyền hình số vệ tinh nh hình 1.7 Tínhiệu vệ tinh qua bộ biến tần LNB, máy thu vệ tinh số IRD sẽ tiến hành việcgiải điều chế QPSK, giải mã đa ra tín hiệu âm tần và thị tần, nếu dùng đầunối thu CATV ở trớc thì mạng truyền hình hữu tuyến có thể đợc chia thànhphơng thức truyền tải tơng tự và phơng thức truyền tải số

Trong phơng thức truyền tải tơng tự thì số đờng truyền đạt và số lợngmáy thu bằng nhau, do tín hiệu đầu ra của máy thu vệ tinh số IRD là AV chonên cần phải dùng các bộ điều chế tơng tự với các kênh tần khác nhau đểtruyền tải tín hiệu tới hộ dùng

1.6.3 Hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất DVB-T

Hệ thống phát sóng số trên mặt đất DVB-T sử dụng độ rộng kênh 8MHz, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 24Mb/s Ngời ra sửdụng phơng pháp điều chế số mã hoá ghép kênh theo tần số trực giaoCOFDM do sự truyền tải của hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đấttơng đối đặc biệt, có hiện tợng phản xạ tín hiệu nhiều lần, can nhiễu rấtnghiêm trọng

7-Mỏy thu vệ tinh số

Mỏy thu vệ tinh số

Bộ mó húa MPEG - 2

Bộ mó húa MPEG - 2

Bộ trộn nhiều đường

Bộ điều chế số

Bộ nõng tần VHF UHF

Mỏy thu

vệ tinh số

Tivi thụng thường

A V

Tớn hiệu từ vệ

tinh

Hỡnh 1.7 Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hỡnh số

Kết luận ch ơng 1

Những nội dung đã trình bày trong chơng 1 cho ta cái nhìn tổng thể vềcác vấn đề của truyền hình số, vai trò của việc lựa chọn tần số lấy mẫu, số bitlợng tử, các loại mã và sự cần thiết phải nén tín hiệu nhằm đa truyền hình sốvào ứng dụng thực tiễn Vấn đề về nén tín hiệu video trong truyền hình số sẽ

đợc giải quyết trong chơng 2

Chơng 2: các công nghệ Nén tín hiệu video trong

ơng 3) về ứng dụng công nghệ nén trong sản xuất chơng trình truyền hình

2.1 Tổng quan về kỹ thuật nén Video số

2.1.1 Khái niệm chung

2.1.1.1 Mục đích của nén Video số

Nén video có hai lợi ích quan trọng thấy rõ:

Thứ nhất: nén video giúp chúng ta có thể sử dụng nguồn video số đã

đợc mã hoá để truyền đi hay lu trữ một cách có hiệu quả ngay cả trên nhữngmôi trờng truyền dẫn không hỗ trợ những file video cha đợc nén lúc đầu Ví

dụ, một đĩa DVD sẽ chỉ có thể chứa đợc vài giây một đoạn video nguyên bảnkhông qua nén ở độ phân giải và tốc độ khung hình tơng đơng với chất lợngtơng ứng trên tivi truyền hình sẽ không thể sử dụng nh lý giải ở trên

Thứ hai: quá trình nén video cho phép việc sử dụng những nguồn video

đã qua nén cho quá trình lu trữ hay truyền đi một cách có hiệu quả Ví dụ,với một kênh truyền dẫn tốc độ cao, việc lựa chọn và truyền đi một video nénvới độ phân giải cao thậm chí cả những luồng video nén là hợp lý hơn nhiều

so với việc sẽ truyền đi một video đơn lẻ với độ phân giải thấp hay từngluồng video cha qua nén

2.1.1.2 Bản chất của nén

Khác với nguồn dữ liệu một chiều nh nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều của nguồn hình ảnh cho thấy: nguồn ảnh chứa nhiều sự d thừa hơn các − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều nguồn thông tin khác Đó l :μ:

 Sự d thừa về mặt không gian (spatial redundancy):− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Các điểm ảnh kề nhau trong một m nh có nội dung gần giống nhau.μ:

 Sự d thừa về mặt thời gian (temporal redundancy):− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Các điểm ảnh có cùng vị trí ở các m nh kề nhau rất giống nhau.μ:

 Sự d thừa về mặt cảm nhận của con ng ời:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Mắt ng ời nhạy cảm hơn với các th nh phần tần số thấp v ít nhạy − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:cảm với sự thay đổi nhanh, tần số cao

Do vậy, có thể coi nguồn hình ảnh l nguồn có nhớ (memory source).μ:Nén ảnh thực chất l quá trình sử dụng các phép biến đổi để loại bỏ điμ:các sự d thừa v loại bỏ tính có nhớ của nguồn dữ liệu, tạo ra nguồn dữ− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:liệu mới có l ợng thông tin nhỏ hơn Đồng thời sử dụng các dạng mã hoá có− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều khả năng tận dụng xác suất xuất hiện của các mẫu sao cho số l ợng bít sử− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều dụng để mã hoá một l ợng thông tin nhất định l nhỏ nhất m vẫn đảm bảo− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:chất l ợng theo yêu cầu Nhìn chung quá trình nén v giải nén có thể lý giải− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:một cách đơn giản nh hình 2.1.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Giải mã Biến đổi ng

Các dạng mã hoá đ ợc lựa chọn sao cho có thể tận dụng đ ợc xác− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều suất xuất hiện của mẫu Thông th ờng sử dụng mã RLC (run length coding:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều mã hoá loạt d i) v mã VLC (variable length coding): gắn cho mẫu có xácμ: μ:suất xuất hiện cao từ mã có độ d i ngắn sao cho chứa đựng một khối l ợngμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều thông tin nhiều nhất với số bit truyền tải ít nhất m vẫn đảm bảo chất l ợngμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều yêu cầu.

2.1.1.3 Phân loại nén

Các thuật toán nén có thể phân l m hai loại: Nén không tổn thấtμ:(lossless

compression) v nén có tổn thất (lossy compression).μ:

 Thuật toán nén không tổn thất không l m suy giảm, tổn hao dữ liệu.μ:

Do vậy, ảnh khôi phục ho n to n chính xác với ảnh nguồn.μ: μ:

 Các thuật toán nén có tổn thất chấp nhận loại bỏ một số thông tinkhông quan trọng nh− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều các thông tin không quá nhạy cảm với cảmnhận của con

ng ời để đạt đ ợc hiệu suất nén cao hơn, Do vậy, ảnh khôi phục chỉ rất gần− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều chứ

không phải l ảnh nguyên thủy.μ:

Đối với nén có tổn thất, chất l ợng ảnh l một yếu tố vô cùng quan− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:trọng, Tuỳ theo yêu cầu ứng dụng m các mức độ loại bỏ khác nhau đ ợcμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

sử dụng, cho mức độ chất l ợng theo yêu cầu.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

2.1.2 Một số dạng mã hoá sử dụng trong các công nghệ nén.

Các dạng mã hoá sử dụng trong công nghệ nén đều tận dụng đ ợc xác− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều suất xuất hiện mẫu nhằm đạt đ ợc độ d i mã trung bình (số bit trung bình− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:cần để mã hoá một mẫu) l nhỏ nhất Tuy nhiên, độ d i n y có một giới hạnμ: μ: μ:

d ới m không một ph ơng pháp mã hoá n o có thể cung cấp độ d i từ− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:mã trung bình nhỏ hơn Đó l “ entropy” của nguồn tín hiệu.μ:

2.1.2.1 Khái niệm entropy của nguồn tín hiệu

Khái niệm ”entropy” của nguồn tín hiệu đ ợc sử dụng để đo l ợng− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều thông tin một nguồn tin chứa đựng

Một nguồn tin có N mẫu {s1,s2, ,sN} với xác suất xuất hiện các mẫu

t ơng ứng l {p(s− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: 1), p(s2), , p(sN)} Khi đó,” entropy” của nguồn tin đ ợc− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

định nghĩa nh sau: [1]− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

i

S P H

1

2 ( ) log

).

(

Ví dụ một nguồn tin gồm các mẫu {1,0} với:

+ xác suất xuất hiện mẫu “1” l 0,8.μ:

+ xác suất xuất hiện mẫu “0” l 0,2.μ:

Khi đó “entropy” của nguồn l :μ:

H = - (0,8.log20,8 + 0,2.log20,2)

= 0,7219 bit

“Entropy” của nguồn tin quy định giới hạn d ới tốc độ bit tại đầu ra− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

bộ mã hoá Ph ơng pháp mã hoá n o có độ d i mã trung bình (số bit trung− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:bình cần để mã hoá một mẫu) c ng gần giá trị H thì ph ơng pháp mã hoáμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

đó c ng hiệu quả.μ:

2.1.2.2 Mã hoá với độ d i chạy RLC (run length coding) μi chạy RLC (run length coding) [3]

Phơng pháp nén RLC này dựa trên cơ sở là sự liên tiếp lặp đi lặp lạicác điểm ảnh trong ảnh số, xuất hiện là do sự tơng quan giữa các điểm ảnh,

đặc biệt là với các ảnh 2 mức (bi – level images) RLC tách các giá trị giốngnhau và biểu diễn nh là một tổng, kỹ thuật này chỉ áp dụng cho các chuỗi

Một dạng cải tiến của mãc RLC là mã có độ dài thay đổi VLC

(Variable Length Code) dùng để biểu diễn các độ dài chạy cũng nh các giá trị symbol Cách thực hiện là tính phân bố xác xuất của độ dài chạy và các giá trị symbol Đây là sự kết hợp của mã hoá RLC với mã hoá thống kê

2.1.2.3 Mã hoá với độ d i thay đổi VLC (variable length coding) μi chạy RLC (run length coding) (mã Huffman)

Trong các công nghệ nén, mã Huffman l dạng mã đ ợc sử dụng phổμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều biến nhất Bảng mã Huffman có thể cho độ d i mã trung bình để mã hoá choμ:một mẫu l nhỏ nhất do tận dụng xác suất xuất suất hiện của các mẫu trongμ:nguồn tín hiệu

Trong đó, mẫu có xác suất xuất hiện cao nhất sẽ đ ợc gắn với một từ− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều mã có độ d i ngắn nhất Mặc dù có độ d i mã thay đổi song mã Huffmanμ: μ:

vẫn có khả năng giải mã đúng do có thuộc tính tiền tố duy nhất (không có bất

cứ từ mã n o lại l phần đầu của từ mã tiếp theo).μ: μ:

Để xây dựng cây mã Huffman gồm các b ớc sau:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

1- Liệt kê các xác suất của các symbol nguồn và tạo ra các tập nútbằng cách cho các xác suất này thành các nhánh của cây nhị phân.2- Lấy hai nút với xác suất nhỏ nhất từ tập nút và tạo ra một xác suấtmới bằng tổng xác suất của các xác suất đó

3- Tạo ra một nút mẹ với các xác suất mới, và đánh dấu 1 cho nút con

ở trên và 0 cho nút con ở dới

4- Tạo tiếp tập nút bằng cách thay thế 2 nút với xác xuất nhỏ nhất chonút mới Nếu tập nút chỉ chứa một nút thì kết thúc, ngợc lại thì taquay lại bớc 2

Ph ơng pháp mã hoá thống kê Huffman sẽ trở nên nặng nề khi số tin− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều của nguồn quá lớn Trong tr ờng hợp n y ng ời ta dùng một biện pháp phụ− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

để giảm nhẹ công việc mã hoá Tr ớc tiên liệt kê các tin của nguồn theo thứ− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

tự xác suất giảm dần, sau đó ghép th nh từng nhóm tin có tổng xác suất gầnμ:bằng nhau Dùng một mã đều để mã hoá các tin trong cùng một nhóm Sau

đó xem các nhóm tin nh một khối tin v dùng ph ơng pháp Huffman để− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều mã hoá các khối tin Từ mã cuối cùng t ơng ứng với mỗi tin của nguồn gồm− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều hai phần: một phần l mã Huffman v một phần l mã đều.μ: μ: μ:

Xét ví dụ thiết lập cây mã Huffman cho một nguồn tin chứa các mẫu :{s0, s1, ,s7} với xác suất xuất hiện lần l ợt l :− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

0 0 0.13 1 1 0.18

0 0 0

0

0 1

1 P(s2)=0.21 P(s3)=0.3 P(s

4 )=0.05 P(s

5 )=0.05 P(s

6 )=0.07 P(s

7 )=0.03

P(s1)=0.19 P(s0)=0.1

1

0011 11 10 01 0001 00101 0000 00100

Liệt kê Thiết kế mã Từ mã

xác suất

Mặc dù mã Huffman hiệu quả nh ng chúng ta phải hiểu rằng mã hoá− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều Huffman chỉ tối u khi đã biết tr ớc xác suất của mã nguồn v mỗi biểu− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

tr ng của mã nguồn đ ợc mã hoá bằng một số bit nguyên.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Đặc biệt mã hoá Huffman đ ợc phát triển cho ảnh số nh ng áp dụng− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều cho rất nhiều loại ảnh, mỗi ảnh có xác suất xuất hiện biểu tr ng của riêng− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

nó Do đó mã Huffman không phải l tối u cho bất cứ loại ảnh đặc biệtμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

n o.μ:

2.1.2.4 Mã hoá dự đoán (Predictive coding)

Nh đã nói, nguồn ảnh chứa một l ợng thông tin rất lớn Nếu mã hoá− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều trực tiếp nguồn tin n y theo PCM, tốc độ dòng bit thu đ ợc sẽ rất cao Mặtμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều khác, nguồn ảnh lại chứa đựng sự d thừa v tính “có nhớ”: giữa các điểm− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

ảnh lân cận có mối quan hệ t ơng hỗ với nhau.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Mã hoá dự đoán đ ợc xây dựng dựa trên nguyên tắc cơ bản nh sau:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

♦ Lợi dụng mối quan hệ t ơng hỗ n y, từ giá trị các điểm ảnh lân− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:cận, theo một nguyên tắc n o đó có thể tạo nên một giá trị gần giống điểmμ:

ảnh hiện h nh Giá trị n y đ ợc gọi l giá trị “dự báo”.μ: μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

♦ Loại bỏ đi tính “có nhớ” của nguồn tín hiệu bằng một bộ lọc đặc biệt

có đáp ứng đầu ra l hiệu giữa tín hiệu v o s(n) v giá trị dự báo của nó.μ: μ: μ:

♦ Thay vì l ợng tử hoá trực tiếp các mẫu điểm ảnh, mã hoá dự đoán− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

l ợng tử v mã hoá các “sai số dự báo” tại đầu ra bộ lọc “Sai số dự báo”l− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:

sự chênh lệch giữa giá trị dự báo v giá trị thực của mẫu hiện h nh Doμ: μ:nguồn “sai số dự báo”(error prediction source) l nguồn không có nhớ vμ: μ:chứa đựng l ợng thông tin thấp, nên số bit cần để mã hoá sẽ giảm đi rất− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều nhiều

Ph ơng pháp tạo điểm ảnh dựa trên tổng giá trị của điểm dự đoán v sai số− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

dự báo gọi l “điều chế xung mã vi sai (DPCM)”.μ:

Sơ đồ khối bộ mã hoá và giải mã DPCM có dạng sau:

q – là sai số l ợng tử

V’ = e

q + p tín hiệu tạo lại

Nhằm tránh các lỗi có thể xuất hiện trong khi truyền, một mẫu đầy đủ

sẽ đợc gửi đi theo chu kỳ nhất định cho phép cập nhật đợc các giá trị chínhxác Mã hoá DPCM cũng sử dụng thêm các kỹ thuật dự đoán và lợng tử hoáthích nghi để hoàn thiện thêm kỹ thuật nén này

2.1.2.5 Mã hoá chuyển đổi (Transform coding)

Đối với việc mã hoá riêng rẽ từng điểm một sẽ không đạt đợc hiệu quảbởi ta không tận dụng đợc hết mối quan hệ giữa các khối điểm trong ảnh số.Phơng pháp mã chuyển vị là một phơng pháp có hiệu quả trong việc mã hoákhối điểm thông qua biến đổi tuyến tính các điểm này thành các hệ sốchuyển vị và mã hoá các hệ số chuyển vị đó Phơng pháp này tập trung vàomột số các hệ số chuyển vị mà không phải là các điểm ảnh của ảnh gốc và l-ợng thông tin chỉ trong một số ít hệ số chuyển vị Nh vậy, số bit dùng choquá trình mã hoá sẽ ít đi

Hơn nữa, do hệ thống thị giác của con ngời không thể nhận biết hoàntoàn các chi tiết của ảnh khi những chi tiết đó biến đổi nhanh so với các biến

đổi chậm, bởi vậy để mã hoá các hệ số chuyển vị ở tần số cao, ta chỉ cần một

số ít bit mà chất lợng hình ảnh vẫn tốt

2.2 Các chuẩn nén video

Hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU) và tổ chức tiêu chuẩn quốc tế/Uỷban kỹ thuật điện tử quốc tế (ISO/IEC) là hai tổ chức phát triển các tiêuchuẩn mã hoá Video Theo ITU-T, các tiêu chuẩn mã hoá video đợc coi làcác khuyến nghị gọi tắt là chuẩn H.26x (H.261, H.262, H.263, H.264) Vớitiêu chuẩn ISO/IEC, chúng đợc gọi là MPEG-x (nh MPEG-1, MPEG-2 vàMPEG-4) Những khuyến nghị của ITU đợc thiết kế dành cho các ứng dụngtruyền thông video thời gian thực nh video Conferencing hay điện thoại truyềnhình Mặt khác, những tiêu chuẩn MPEG đợc thiết kế hớng tới mục tiêu lu trữVideo chẳng hạn nh trên đĩa quang DVD, quảng bá video số trên mạng cáp, đ-

e

q + Giải mã

ờng truyền số DSL, truyền hình vệ tinh hay những ứng dụng truyền dòng videotrên mạng Internet hoặc thông qua mạng không dây Với đối tợng để truyềndẫn video là mạng Internet thì ứng cử viên hàng đầu là chuẩn nén MPEG-4AVC, còn đợc gọi là H.264, MPEG-4 part 10, H.26L hoặc JVT.

2.3 Nén Video theo tiêu chuẩn MPEG

Nhóm các chuyên gia về ảnh động (Motion Pictures Expert MPEG) làm việc cho tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO (ISO/IEC) có nhiệm vụnghiên cứu và phát triển các tiêu chuẩn nén, giải nén tín hiệu video, audio.Hiện nay các chuẩn nén MPEG đang đợc sử dụng phổ biến và đợc các tổchức ISO/IEC, ITU (International Telecommunication Union) công nhận làchuẩn nén quốc tế, áp dụng cho các hệ truyền hình tại Mỹ, Nhật Bản, Châu âu

Group-MPEG-1: đợc phát triển vào năm 1988 – 1992, là tiêu chuẩn đầu tiêncủa MPEG Chuẩn MPEG-1 đợc sử dụng chủ yếu để nén tín hiệu VCD vàcác luồng tốc độ thấp khoảng 1.5Mbps MPEG-1 hỗ trợ nén các tín hiệu cóphân giải thấp 352 x 240(60Hz) và 352 x 288(50Hz), sử dụng biến đổi cosinrời rạc (DCT) để loại bỏ d thừa không gian, có dự đoán và bù chuyển động

Điểm nổi bật của MPEG-1 khi đó là có hỗ trợ nén các hình ảnh quét lần lợt

MPEG-2: Đợc xây dựng từ năm 1991 đến 1994 và vẫn đang đợc sửdụng rộng rãi đến tận bây giờ MPEG-2 có thuật toán nén tơng tự nh MPEG-

1, song đã đợc phát triển lên tầm cao hơn, hoàn chỉnh hơn với hệ thống công

cụ và cấp đa dạng (Profile và Level), hỗ trợ nén cho rất nhiều định dạng tínhiệu video, part 3 là về audio MPEG-2/part 2 tơng tự nh MPEG-1 song đã có

hỗ trợ nén hình ảnh quét xen kẽ Chính vì vậy, MPEG-2 đợc sử dụng rộng rãi

và chính thức trong các tiêu chuẩn truyền hình DVB, ISDB

MPEG-3: Đợc phát triển vào năm 1992 với mục đích áp dụng choHDTV, tuy nhiên nó bị huỷ bỏ vào năm 1993 do nhận thấy rằng: MPEG-2hoàn toàn có thể thực hiện cho HDTV

MPEG-4: Là thiết kế của MPEG nhằm hỗ trợ các ứng dụngaudio/video hớng đối tợng, các nội dung 3D và hỗ trợ quản lý bản quyền nộidung số DRM (Digital Rights Management) Đây là một định dạng nén/mãhoá video có khả năng truyền thông trong các môi trờng băng thông rất khácnhau So với MPEG-2, MPEG-4 u việt hơn hẳn về tính năng tơng tác Hiệnnay đa số các nhà cung cấp dịch vụ Multimedia nh, RealNetworks,DivXNetworks, Microsoft đều đã hỗ trợ chuẩn MPEG-4 trong cấu trúc hạtầng cũng nh công cụ Codecs của mình (Apple với Quick Time và các máychủ Darwin Streaming Servers, RealNetWorks với RealPlayers và các máy

cắm nối với Windows Media Players…).) Trên môi trờng mạng sử dụng kỹthuật TCP/UDP Streaming, chuẩn MPEG-4 AVC/H.264 có thể cho phép xemtruyền hình trực tuyến Online với chất lợng khá tốt tại các tốc độ bit ≤500kbps.

MPEG-7: Là một chuẩn dùng để mô tả các nội dung multimedia, chứkhông phải là một chuẩn cho nén và mã hoá audio/ảnh động nh MPEG-1,MPEG-2 hay MPEG-4 MPEG-7 sử dụng ngôn ngữ đánh dấu mở rộngXML để lu trữ các siêu dữ liệu Metadata, đính kèm timecode để gắn thẻ chocác sự kiện hay đồng bộ các dữ liệu MPEG-7 bao gồm 03 bộ chuẩn sau:

- Bộ các sơ đồ đặc tả (description schemes) và các đặc tả (descriptors);

- Ngôn ngữ xác định DDL (Description Definition Languae) để địnhnghĩa các sơ đồ đặc tả;

- Sơ đồ mã hoá quá trình đặc tả;

2.3.1 Nén Video theo MPEG-1

Tiêu chuẩn MPEG-1 gồm 4 phần:

Phần 1: Hệ thống (ISO/IEC 11172-1)

Phần 2: Nén video (ISO/IEC 11172-2)

Phần 3: Nén Audio (ISO/IEC 11172-3)

Phần 4: Kiểm tra (ISO/IEC 11172- 4)

MPEG-1 nghiên cứu cách thức ghép nối một hoặc v i dòng dữ liệu chứaμ:thông tin thời gian để hình th nh nên một dòng dữ liệu Nó cung cấp qui tắc cúμ:pháp đồng bộ hoá quá trình phát lại cho một dải ứng dụng Video rộng

MPEG-1 coi ảnh chuyển động nh dạng thức dữ liệu máy tính (gồm− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều các điểm ảnh) Cũng nh các dữ liệu máy tính (ảnh v văn bản), ảnh video− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:chuyển động có khả năng truyền v nhận bằng máy tính v mạng truyềnμ: μ:thông Chúng cũng có thể đ ợc l u trữ trong các thiết bị l u trữ dữ liệu số− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

nh đĩa CD, đĩa Winchester v ổ quang.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

MPEG-1 cung cấp cả các ứng dụng đối xứng v không đối xứng:μ:

 Trong ứng dụng không đối xứng, ảnh động đ ợc nén một lần, sau đó giải− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều nén nhiều lần để truy cập thông tin, ví dụ trò chơi games

 Trong ứng dụng đối xứng, quá trình nén v giải nén phải cân bằngμ:

nhau VD: điện thoại hình, th điện tử.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Để đạt đ ợc hiệu suất nén cao m vẫn giữ tốt chất l ợng ảnh phục− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều hồi, chuẩn MPEG-1 sử dụng cả công nghệ nén trong ảnh (Intraframe) v liênμ:

ảnh (Interframe) để loại bỏ đ ợc cả sự d thừa không gian v thời gian.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

Do MPEG-1 đ ợc phát triển cho l u trữ dữ liệu số nên đòi hỏi có sự− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều truy cập ngẫu nhiên (Random Access) Cách thức mã hoá tốt nhất cho truy

cập ngẫu nhiên l mã hoá Intraframe đơn thuần Song do sự d thừa thôngμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều tin về thời gian ch a đ ợc loại bỏ nên hiệu suất nén rất thấp Do vậy trong− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều tiêu chuẩn nén MPEG-1, có sự cân bằng giữa nén trong ảnh (Intraframe) vμ:nén liên ảnh (Interframe) bằng cách sử dụng các công nghệ sau đây:

 Bù chuyển động

 Dự báo

 Nội suy

 Biến đổi cosine rời rạc

 L ợng tử hoá− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Mã hoá độ d i thay đổi (mã Huffman-VLC)μ:

Tức l có sự kết kết hợp hai công nghệ nén DPCM v Trasformμ: μ:Coding Thuật toán nén MPEG-1 sử dụng bù chuyển động khối để giảm sự

d thừa thời gian với vecto chuyển động cho mỗi khối kích th ớc 16 x16− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

điểm ảnh Bù chuyển động đ ợc sử dụng cho cả dự báo nhân quả v không− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:nhân quả

 Dự báo nhân quả tạo dự báo ảnh hiện h nh từ ảnh tr ớc đó.μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Dự báo không nhân quả tạo dự báo cho ảnh hiện h nh dựa trên ảnhμ:trong quá khứ v cả t ơng lai μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Vòng lặp DPCM đ ợc sử dụng để tạo khung sai số dự báo Sau− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

đó,công nghệ mã hoá chuyển đổi chuyển khung sai số n y sang miền tần sốμ:

để nén các hệ số nhờ l ợng tử hoá v mã hoá Huffman tr ớc khi truyền tải− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều hay l u trữ.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

2.3.1.1 Các th nh phần ảnh cơ bản trong chuẩn nén MPEG μi chạy RLC (run length coding)

Các tiêu chuẩn MPEG cấu trúc dữ liệu dạng lớp Bao gồm các th nhμ:phần cơ bản sau đây:

 Khối (Block): L đơn vị cơ bản cho chuyển đổi DCT Bao gồm 8x8μ:

điểm ảnh tín hiệu chói hoặc tín hiệu m u.μ:

 Macro Block: L nhóm các khối DCT t ơng ứng với thông tin của mộtμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều cửa sổ 16x16 điểm ảnh gốc Có nhiều dạng Macro Block khác nhau phụthuộc v o cấu trúc lấy mẫu đ ợc sử dụng.μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Phần đầu đề (header) của Macroblock chứa thông tin phân loại (Y hay

Cb, CR) v vector bù chuyển động t ơng ứng.μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Lát (slice): Đ ợc cấu th nh từ một hay một số MB liên tiếp nhau.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:Phần header của slice chứa thông tin về vị trí của nó trong ảnh v thamμ:

số quét l ợng tử (quantized scaling factor) Kích cỡ của slice quyết định bởi− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều mức bảo vệ lỗĩ cần có trong ứng dụng vì bộ giải mã sẽ bỏ qua slice bị lỗi Hệ

− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 ảnh: Lớp ảnh cho bên thu biết về loại mã hoá khung I,P,B) Phần

header mang thứ tự truyền tải của khung để bên thu hiển thị khung theo

đúng thứ tự, ngo i ra còn có một số thông tin bổ sung nh thông tinμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

đồng bộ, độ phân giải v vecto chuyển động.μ:

Hình 2.4: Cấu trúc Macroblock của các dạng lấy mẫu

 Nhóm ảnh (group of picture): Gồm cấu trúc các ảnh I,B v P Mỗiμ:nhóm bắt đầu bằng ảnh I cung cấp điểm v o ra v tìm kiếm Phầnμ: μ:header chứa 25 bit thời gian v chế độ điều khiển cho VTR v thông tinμ: μ:thời gian Trong MPEG có các cấu trúc nhóm ảnh điển hình nh sau:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Chuỗi Video (Video Sequence): lớp chuỗi bao gồm phần header, một

hoặc một số nhóm ảnh (Picture Group) v phần kết thúc chuỗi Sequenceμ:end Code)

F1

F 1

F2

F 2

F3

F 3

F

4

F 4

F5

F 5

F

6

F 6

F7

F 7

F

8

F 8

F

9

F 9

F10

F 1 0

Thông tin quan trọng nhất của phần header l kích th ớc (dọc, ngang)μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều của mỗi ảnh, tốc độ bit, tốc độ ảnh v dung l ợng đòi hỏi bộ đệm dữ liệuμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều bên thu Thông tin chuỗi ảnh v phần header của chuỗi l dòng bit đã mãμ: μ:hoá, còn gọi l dòng video cơ bản.μ:

Hình 2.6: Cấu trúc dòng dữ liệu video MPEG

2.3.1.2 Sự phân loại ảnh MPEG

Tiêu chuẩn nén video MPEG định nghĩa 3 loại ảnh: ảnh I, ảnh B v ảnh P μ:

a ảnh I: (Intra - Coded Picture)

Các ảnh I đ ợc mã hoá theo mode Intra để có thể giải mã m không− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:cần sử dụng dữ liệu từ bất cứ một ảnh n o khác Đặc điểm của ph ơng phápμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều mã hoá n y nh sau:μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Chỉ loại bỏ đ ợc sự d thừa không gian.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Dùng các điểm trong cùng một khung để tạo dự báo

b ảnh P (Predictive Code Picture)

ảnh P đ ợc mã hoá liên ảnh một chiều (Interframe một chiều):− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Dự báo Inter một chiều

 ảnh dự báo đ ợc tạo ảnh tham chiếu tr ớc đó (dự báo nhân quả) − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều ảnh

Y CB CR

Frame

me

8X8 8X8 8X8 8X8

Y

CB CRMacroblock

Slice

4:2:0

 Có sử dụng bù chuyển động Thông tin ớc l ợng chuyển động của− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

các khối nằm trong vecto chuyển động (motion vecto) Vecto n y xácμ:

định Macroblock n o đ ợc sử dụng từ ảnh tr ớc.μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Do vậy ảnh P bao gồm cả những MB mã hoá Inter (I - MB) l nhữngμ:

macroblock chứa thông tin lấy từ ảnh tham chiếu v những MB mã hoá Intraμ:

l những MB ch á thông tin không thể m ợn từ ảnh tr ớc μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều ảnh P có thể

đ ợc sử dụng l m ảnh tham chiếu tạo dự báo cho ảnh sau.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

c ảnh B (Bidirectionally Predicted Pictures)

ảnh B l ảnh mã hoá liên ảnh hai chiều.Tức l :μ: μ:

 Có sử dụng bù chuyển động

 Dự báo không nhân quả, ảnh dự báo gồm các macroblock của cả

khung hình tr ớc đó v sau đó.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

Việc sử dụng thông tin lấy từ ảnh trong t ơng lai ho n to n có thể− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:

thực hiện đ ợc vì tại thời điểm mã hoá thì bộ mã hoá đã sẵn s ng truy cập− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

tới ảnh phía sau ảnh B không đ ợc sử dụng l m ảnh tham chiếu tạo dự báo− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

cho các ảnh sau [3]

27

Khung dự báo (B) = khung tr ớc

- khung sau + vecto chuyển

động hai chiều

Đ ờng di chuyển của vật thể

Vị trí nội suy

Vùng không bao phủ Khung kề tr

d Thứ tự truyền dẫn v thứ tự hiển thị ảnh μi chạy RLC (run length coding)

Chuỗi ảnh MPEG th ờng có cấu trúc IBBPBBPBBI nh ng thứ tự− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều truyền dẫn v thứ tự hiển thị ảnh l khác nhau do khi tạo ảnh B cần thông tinμ: μ:

từ cả khung quá khứ v t ơng lai.Nh vậy có nghĩa, ảnh trong t ơng laiμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều cần phải đ ợc truyền dẫn− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

tr ớc Trong khi đó, lúc hiển thị phải theo đúng thứ tự nguồn Để thực hiện − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

điều n y, lớp ảnh (Picture layer) của dòng dữ liệu MPEG có thông tin về số μ:thứ tự ảnh trợ giúp hiển thị

2.3.1.3 Tiêu chuẩn MPEG-1

MPEG-1 có phạm vi ứng dụng rộng rãi cho dạng thức CSIF (CommonSource Intermediate Format) CSIF l một định dạng nguồn dữ liệu đầu v oμ: μ:của các bộ nén v giải nén (codec) do CCITT qui định phù hợp với hai dạngμ:quét TV 525/60 v 625/50 Dạng thức n y gắn với cấu trúc lấy mẫu 4:2:0μ: μ:

đ ợc qui định nh− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều sau: [3]

CCIR – 601 525

CSIF- 525 4:2:0 CCIR - 601 625 CCIR - 601 625

Số điểm/dòng tích cực

+ Chói Y

+ M u C μ: b , C R )

720 360

352 176

720 360

352 176

Tần số lấy mẫu (MHz)

+ Chói Y Chói Y

+ M u (C μ: b , C R )

13,5 6,75

6,75 3,38

13,5 6,75

6,75 3,38

Số dòng tích cực

F1

F 1

F

2

F 2

F3

F 3

F4

F 4

F5

F 5

F6

F 6

F7

F 7

F8

F 8

F9

F 9

F10

F 1 0

Nh vậy đối với MPEG-1, dòng dữ liệu truyền hình chuẩn theo CCIR-− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

601 phải đ ợc biến đổi sang dạng CSIF bằng một bộ chuyển đổi (converter).− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Điều n y đ ợc thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc dòng (horizontalμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều decimation filter) cho tín hiêụ chói m nh lẻ v bộ lọc dòng v m nh cho tínμ: μ: μ: μ:hiệu CR, CB m nh lẻ Quá trình giải mã tại bộ thu phải dự báo m nh chẵn từμ: μ:

m nh lẻ nội suy Để giảm mức độ phức tạp v giá th nh bộ giải mã, trongμ: μ: μ:MPEG 1 một số tham số đ ợc mặc định th nh hằng số nh sau:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Độ rộng ảnh

Chiều cao ảnh

Tốc độ ảnh

Số l ợng MB (Macroblock) − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Giải vecto chuyển động

Kích th ớc bộ đệm đầu v o − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

Tốc độ bit

768 điểm

576 dòng

30 ảnh/s 396

± 64 điểm 327.680 bit 1,8 Mbps

Bảng 2: Các tham số mặc định trong chuẩn MPEG-1MPEG-1 có một số tiêu chuẩn cơ bản nh sau:− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Chỉ có một cấu trúc lấy mẫu 4:2:0

 Kích cỡ ảnh tối đa 720 pixel với 576 dòng sử dụng các tham số mặc

định

 Độ chính xác mẫu đầu v o 8 bit.μ:

 Độ chính xác l ợng tử hoá v DCT: 9 bit.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

 Sử dụng l ợng tử hoá DPCM tuyến tính cho hệ số DC.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 L ợng tử thích nghi cho lớp macroblock (16x16 điểm).− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Độ chính xác cực đại của hệ số DC l 8 bit.μ:

 Ma trận l ợng tử chỉ có thể thay đổi ở lớp chuỗi.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

 Sử dụng khung P v B.μ:

 Độ chính xác dự báo chuyển động l nửa điểm.μ:

 Tốc độ bit tối đa l 1,85 Mbps khi dùng tham số mặc định cho ảnhμ:720x576 v 100 Mbps khi dùng tham số đầy đủ cho ảnh 4095 x 4095.μ:MPEG-1 cho phép có sự truy cập ngẫu nhiên các khung video, tìmkiếm nhanh thuận ng ợc theo dòng bit đã nén, phát lại ng ợc dòng video− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

v khả năng dời bỏ dòng bit nén.μ:

2.3.1.4 Hệ thống nén MPEG-1

Sơ đồ khối chi tiết bộ codec (bộ mã hoá v giải mã) trong chuẩn MPEG-μ:

1 trình bày trên hình 2.9 và 2.10

Bộ phân loại Inter/Intra căn cứ v o thông tin phân loại ảnh (I, P, B) sẽμ:

cho tín hiệu ra Inter/Intra xác định ảnh đ ợc mã hóa theo mode Inter hay mode− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Intra.Thông tin n y l tác nhân chuyển mạch kích hoạt bộ tạo dự báo t ơngμ: μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

ứng

♦ Nếu ảnh I (mã hóa Intra): sử dụng dự báo Intra, lấy MB lân cận tr ớc− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

đó l m dự báo cho MB hiện h nh MB lân cận n y đ ợc phục hồi nhờ bộ giảiμ: μ: μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

l ợng tử v biến đổi DCT ng ợc (IDCT).− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

♦ Nếu ảnh B, P (mã hóa Inter): sử dụng bộ tạo dự báo Inter có bù chuyển

động

Bộ tạo dự báo n y hoạt động nh sau: [1μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều ]

• Chuyển động của các MB đ ợc tính toán nhờ bộ ớc l ợng chuyển− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

động theo các thuật toán Blocking Matching Kết quả cho vecto chuyển động

• Vecto chuyển động n y đ ợc đ a đến khối dự báo có bù chuyểnμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

động để tạo giá trị dự báo có bù chuyển động

• Do quá trình ớc l ợng chuyển động cần so sánh giữa khung hiện− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

h nh với khung quá khứ (ảnh P) hoặc với cả khung quá khứ lẫn t ơng laiμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

(ảnh

B) nên cần có hai bộ l u trữ ảnh.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

♦ Sai số giữa MB dự báo v hiện h nh đ ợc biến đổi DCT, l ợng tửμ: μ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

hóa, mã hóa VLC rồi đ a tới bộ nhớ đệm Đầu ra bộ nhớ đệm l dòng bit đã− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

đ ợc mã hóa v có tốc độ ổn định.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

Hình 2.9: Sơ đồ khối quá trình mã hoá MPEG-1

ảnh dự

đoán

Xác định vector chuyển động

♦ Tham số l ợng tử, thông tin phân loại Inter/Intra v Vecto chuyển− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

động sẽ đ ợc ghép kênh với thông tin ảnh đ a tới bên thu phục vụ cho quá− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều trình tạo dự báo v giải mã khôi phục ảnh.μ:

Hình 2.10: Sơ đồ bộ giải mã MPEG-1Trong dòng bit truyền đi từ bên phát sẽ có thông tin ảnh gốc cũng nh− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều các tham số quy định b ớc l ợng tử v vecto chuyển động Vecto chuyển− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

động n y đ ợc bên thu sử dụng để tạo dự báo có bù chuyển động t ơng tựμ: − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

nh phía phát.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

Giá trị sai số dự báo từ bên thu sau khi giải l ợng tử v biến đổi DCT− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ:

ng ợc đ ợc cộng với giá trị dự báo Kết quả thu đ ợc ảnh cần hồi phục.− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều − nguồn âm, đặc tuyến đa chiều

2.3.2 Nén tín hiệu video theo MPEG-2

2.3.2.1 Tiêu chuẩn nén video MPEG-2

Tiêu chuẩn MPEG-2 còn đ ợc gọi l ISO/IEC 13818 l sự phát triển− nguồn âm, đặc tuyến đa chiều μ: μ:tiếp theo của MPEG-1 ứng dụng cho độ phân giải tiêu chuẩn của truyền hình

do CCIR- 601 qui định

MPEG 2 gồm 4 phần:

 Phần 1: Hệ thống (ISO/IEC 13818-1): xác định cấu trúc ghép kênhaudio, video v cung cấp đồng bộ thời gian thực.μ:

 Phần 2: Video (ISO/IEC 13828-2): xác định những th nh phần mã hóaμ:

đại diện cho dữ liệu video v phân loại xử lý giải mã để khôi phục lạiμ:khung hình ảnh

 Phần 3: Audio (ISO/IEC 13818-3): mã hóa v giải mã dữ liệu âmμ:thanh

 Phần 4: Biểu diễn (ISO/IEC 13818-3): định nghĩa quá trình kiểm tracác yêu cầu của MPEG-2