Nghiên cứu và thiết kế thiết bị key dùng trong phim trường

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng nghiệm thu) NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ KEY DÙNG TRONG PHIM TRƯỜNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (Ký tên) CƠ QUAN QUẢN LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) (Ký tên/đóng dấu xác nhận) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 09/ 2015 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Kỹ thuật Chroma-key, hay cịn gọi hiệu ứng hình xanh, kỹ thuật cho phép thay đổi phơng hậu cảnh (thường có màu xanh xanh biển) hình ảnh khác [1] Đề tài có mục tiêu nghiên cứu thiết kế thiết bị key để ứng dụng cho phim trường Đài truyền hình Thiết bị key thiết kế bao gồm chức chính: ghép kênh video, hiệu ứng hình xanh, ghép chữ thơng báo, ghép biểu tượng Thiết bị key thiết kế công nghệ FPGA, với khả xử lý thời gian thực với độ phân giải HD Sản phẩm đề tài thiết bị key, ứng dụng phim trường để tạo khung cảnh với sử dụng phông xanh Thiết bị thường sử dụng để dựng tin thời tiết, tin vấn, thời Địa ứng dụng đài truyền hình nước HTV, VTV, DN TV… I SUMMARY OF RESEARCH CONTENT Chroma key compositing, or chroma keying, is a special effects / post-production technique for compositing (layering) two images or video streams together based on color hues (chroma range) The technique has been used heavily in many fields to remove a background from the subject of a photo or video – particularly the newscasting, motion picture and videogame industries [1] Our objective is to research and design a key equipment that includes main functions: key effect, blending video, combining banner channel, and combining symbol channel It was designed based on FPGA technology that is able to perform in real-time The product of this project is a key equipment which is applied in television using bluescreen This equipment is commonly used for weather forecast, broadcasts, or news Some domestic televisions use this equipment such as VTV, HTV, ĐNTV, II MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined ABSTRACT Error! Bookmark not defined MỤC LỤC III DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VII DANH SÁCH BẢNG VIII DANH SÁCH HÌNH X THÔNG TIN ĐỀ TÀI XXI QUYẾT TỐN KINH PHÍ XXV CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu thiết bị key 1.2 Thiết kế thiết bị key 1.2.1 Mô tả hệ thống 1.2.2 Lựa chọn công nghệ CHƯƠNG 2: 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Nghiên cứu, phân tích mơ giải thuật tách vùng 2.1.1 Phương pháp dùng ngưỡng Thilina 2.1.2 Phương pháp Chroma-key sử dụng giải thuật K-means truyền thống 11 2.1.3 Phương pháp Chroma-key dựa K-means cải tiến Kardi Teknomo 13 2.1.4 Phương pháp Chroma-key dựa K-means kết hợp với robust matting 15 2.1.5 Hiệu ứng Chroma-key sử dụng lọc Coarse and Fine Filter 17 2.2 Nội dung 2: Cải tiến giải thuật tách phông xanh 23 2.2.1 Hệ màu sử dụng giải thuật 23 2.2.2 Giải thuật đề nghị 24 2.2.3 Thiết kế cấu trúc phần cứng cho giải thuật tách phông xanh 31 2.2.4 Kết tổng hợp IP 39 2.2.5 Kết thực 40 2.3 Nội dung 3: Nghiên cứu thiết kế kỹ thuật ghép video 41 III 2.3.1 Giới thiệu kỹ thuật ghép video 41 2.3.2 Các thiết bị phần cứng cho ghép video 44 2.3.3 Thiết kế cấu trúc khung cho ghép video 50 2.3.4 Kết thực 62 2.4 Nội dung 4: Thiết kế cấu trúc phần cứng cho ghép video 71 2.4.1 Mô tả tổng quát ghép kênh Alpha (Alpha Blending) 71 2.4.2 Thiết kế khối Alpha Blending 72 2.4.3 Thiết kế khối Alpha Blending 73 2.4.4 Kết thực 78 2.5 Nội dung 5: Nghiên cứu thiết kế kỹ thuật dùng để tạo lớp chữ thông báo tạo biểu tượng video 83 2.5.1 Giới thiệu kỹ thuật Overlay 83 2.5.2 Khảo sát Overlay thị trường 84 2.5.3 Nghiên cứu thiết kế kỹ thuật tảng tạo lớp chữ biểu tượng video 85 2.6 Nội dung 6: Thiết kế sơ đồ cấu trúc phần cứng cho kỹ thuật tạo lớp chữ thông báo biểu tượng video 97 2.6.1 Kỹ thuật tạo lớp chữ thông báo 97 2.6.2 Kỹ thuật tạo biểu tượng 101 2.7 Nội dung 7: Nghiên cứu công nghệ giao tiếp kênh video theo giao thức S-Video, SDI, DVI 108 2.7.1 Giao tiếp S-video 108 2.7.2 Giao tiếp DVI 113 2.7.3 Giao tiếp SDI – STMPE 274M 122 2.8 Nội dung 8: Thiết kế mạch điều khiển trình driver cho giao tiếp kênh video 127 2.8.1 Điều khiển giao tiếp video theo chuẩn DVI 127 2.8.2 Điều khiển giao tiếp video theo chuẩn S-Video 132 2.9 Nội dung 9: Nghiên cứu công nghệ FPGA để thực giải thuật hình xanh kỹ thuật tạo lớp chữ thông báo, biểu tượng video 135 2.9.1 Giới thiệu Cyclone III Video Processing Development Kit 135 2.9.2 Ứng dụng Cyclone III Video Processing Development Kit cho hệ thống thiết bị key 142 IV 2.10 Nội dung 10: Tích hợp cấu trúc phần cứng cho tách phông xanh, ghép video tạo lớp chữ, biểu tượng vào hệ thống FPGA 147 2.10.1 Tổng quan hệ thống 147 2.10.2 Hiện thực hệ thống kit FPGACyclone III Video Processing Development Kit 154 Nội dung 11: Nghiên cứu thiết kế phần mềm nhúng để điều khiển hệ thống thiết bị key 2.11 sử dụng giải thuật hình xanh ghép video 164 2.11.1 Tìm hiểu phần mềm Nios IDE 164 2.11.2 Tìm hiểu cách cấu hình điều khiển IP hệ thống SOPC 167 2.11.3 Thiết kế phần mềm nhúng điều khiển hệ thống SOPC 171 2.12 Nội dung 12: Xây dựng mơ hình kiểm tra phần cứng cho cấu trúc tách phông xanh ghép 174 2.12.1 Quy trình thực kiểm tra 174 2.12.2 Tạo liệu đầu vào 175 2.12.3 Mô cấu trúc phần cứng modelsim 176 2.12.4 Hiển thị kết mơ có 183 2.12.5 So sánh, nhận xét với mơ hình Matlab 186 2.12.6 Đánh giá chất lượng giải thuật tách hình xanh 189 2.13 Nội dung 13: Xây dựng mơ hình kiểm tra phần cứng cho kỹ thuật tạo lớp chữ biểu tượng 193 2.13.1 Xây dựng testbench 194 2.13.2 Kiểm tra hoạt động phần mềm 197 2.14 Nội dung 14: Nghiên cứu hệ thống SOPC để tích hợp phần cứng phần mềm vào chip FPGA 207 2.14.1 Tìm hiểu hệ thống SOPC 207 2.14.2 Cách thiết kế hệ thống kết nối IP xử lý tín hiệu video Altera cung cấp 221 2.14.3 Cách tích hợp IP thiết kế vào hệ thống SOPC 223 2.15 Nội dung 15: Thử nghiệm hồn thiện tính ổn định, chất lượng hệ thống thiết bị key 227 2.15.1 Kế hoạch thử nghiệm 227 2.15.2 Đánh giá độ phân giải xử lý thời gian thực chức hệ thống 236 V 2.15.3 Đánh giá chất lượng hệ thống 243 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 261 3.1 Tóm tắt kết chung 261 3.2 Nhận xét thảo luận 267 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 268 4.1 Kết luận 268 4.2 Đề nghị 270 TÀI LIỆU THAM KHẢO 273 VI DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ VIẾT TẮT GIẢI THÍCH High Definition Độ phân giải cao Application-Specific Integrated Vi mạch tích hợp dành cho ứng dụng Circuit chuyên biệt DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số FPGA Field Programmable Gate Array Thiết bị logic lập trình SOPC System on Programmable Chip Hệ thống chip khả trình TI Texas Instruments Công ty Texas Instruments (Mỹ) AD Analog Devices Cơng ty Analog Devices (Mỹ) PiP Picture-in-Picture Kỹ thuật hình hình FIFO First In First Out IP Core Intellectual Property Core Lõi vi mạch sở hữu trí tuệ Avalon-ST Avalon Stream Chuẩn giao tiếp Avalon luồng Avalon-MM Avalon Memory Mapped Chuẩn giao tiếp Avalon ánh xạ nhớ HD ASIC SVQA OVQA Subjective Video Quality Assessment Bộ nhớ đệm có tính vào trước trước Đánh giá chất lượng video theo chủ quan Objective Video Quality Đánh giá chất lượng video theo khách Assessment quan VII DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Phân biệt background blue green 25 Bảng 2: So sánh giá trị khoảng cách 27 Bảng 3: Tính tốn mức giá trị gamma 28 Bảng 4: Tính tốn giá trị f b ma trận 5x5 30 Bảng 5: So sánh khoảng cách từ unknown pixel đến foreground background 30 Bảng 6: Đánh giá chất lượng video theo trực quan 41 Bảng 7: Thiết đặt thông số cho IP Alpha Blending Mixer 50 Bảng 8: Các thông số khối Clipper [22] 51 Bảng 9: Bảng tóm tắt đặc tính lõi IP TXT Overlay (nguồn www.zipcores.com) 84 Bảng 10: Bảng tóm tắt đặc tính lõi IP On-Screen Xilinx 85 Bảng 11 Chú thích sơ đồ chân tín hiệu 109 Bảng 12: Các dạng khung hình chuẩn STMPE 274M 122 Bảng 13: Các word gói đồng 123 Bảng 14: Bảng giá trị word XYZ 124 Bảng 15: Giá trị hệ số B 126 Bảng 16: Các giá trị word CRC 127 Bảng 17 Thông số thiết lập cho DVI 1080p60 129 Bảng 18 Một số vị trí chân chip FPGA Cyclone III 131 Bảng 19 Thông số thiết lập cho NSTC 134 Bảng 20 Danh sách ghi IP Alpha blending mixer 168 Bảng 21: Danh sách ghi IP Scaler 169 Bảng 22: Danh sách ghi IP Clipper 170 Bảng 23: Các tín hiệu master 219 Bảng 24: Bảng tần số sử dụng hệ thống 236 Bảng 25: Bảng tính tốn tốc độ liệu kênh ngõ vào 241 Bảng 26: Kết khảo sát chất lượng hệ thống 246 Bảng 27: Thống kê kết nhận xét 247 Bảng 28: Danh sách IP sử dụng hệ thống 259 Bảng 29: Các nội dung hoàn thành giai đoạn 268 VIII IX 2.15.3.4 Kết quả đánh giá Kết khảo sát đánh giá chất lượng hệ thống mô tả Bảng 27, số phiếu phát 26, số phiếu thu vào 26 Kết khảo sát hệ thống cho thấy rằng: Tính đồng bợ: đạt mức khá, hệ thống cho chất lượng video hiển thị rõ ràng, ổn định, nhiên có bị rung nhẹ Chất lượng hình ảnh: hình ảnh rõ nét, màu sắc trung thực, có nhiễu Hiệu ứng Chromakey: kết khảo sát cho thấy rằng, hiệu ứng loại bỏ vùng xanh, đường biên rõ, mượt, có bị cưa Kết so sánh phần 2.15.3.2 cho ta thấy rằng, giải thuật đề nghị cho kết tốt hơn, giải thuật tách đối tượng khỏi hình xanh Kết giải thuật đề nghị xử lý tốt đường bao đối tượng, cho đường biên mượt không bị viền xanh Kết thực nghiệm phần cứng hoạt động tốt, hệ thống đáp ứng xử lý thời gian thực với chuẩn hình ảnh HD1080 Các chức hệ thống hoạt động ổn định Nhóm nghiên cứu đính kèm CD video kết thực hệ thống hai địa điểm trường quay HTV phòng Lab IC Design 260 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết chi tiết nội dung nghiên cứu, cụ thể từ nội dung đến nội dung 15, mô tả đề mục chương Phần đưa nhận xét chung tổng thể để đánh giá mức độ hoàn thành tiến độ dự án 3.1 Tóm tắt kết quả chung Nhóm thực nghiên cứu đầy đủ để xây dựng hệ thống thiết bị Key bao gồm phần sau:  Giải thuật tách vùng cho hiệu ứng Chroma-key  Giải pháp phần cứng cho kỹ thuật ghép kênh  Kỹ thuật ghép chữ hình ảnh lên video  Tích hợp phần cứng hệ thống ghép phông xanh, chữ biểu tượng lên video  Thẩm định hệ thống Chromakey  Thử nghiệm đánh giá hệ thống Chromakey Hình 303: Hệ thống thiết bị Key chạy Kit Cyclone III 261 Hình 303 mơ tả hệ thống thiết bị Key chạy kit Cyclone III Hình ảnh hình hiển thị kết kỹ thuật ghép kênh: kênh nền, kênh ghép chữ, kênh logo kênh chromakey Hình 304 chụp hệ thống hoạt động Kết nối kit với ngoại vi bao gồm kết nối DVI ngõ vào lấy từ camera, ngõ vào S-Video ngõ DVI xuất hình Hình 304: Kit hoạt động kết nối ngoại vi với kit Kết hệ thống hoạt động độ phân giải Full-HD 1080 Hình 291 hiển thị thơng tin độ phân giải HD-1080p54hz hệ thống chụp từ hình Điều chứng tỏ hệ thống hoạt động ổn định đáp ứng tốt độ phân giải HD-1080 Giải thuật tách vùng cho hiệu ứng Chroma-key Nhóm nghiên cứu phân tích mơ giải thuật cơng bố tìm hướng tiếp cận cho giải thuật Chroma-key với yêu cầu cho chất lượng tốt vùng biên, có khả xử lý thời gian thực Từ đó, nhóm đề giải thuật cải tiến hiệu ứng Chroma-key dựa Kmeans hệ số tin cậy Giải thuật đề nghị sử dụng K-means để tạo trimap gồm vùng tiền 262 cảnh, hậu cảnh vùng chưa biết unknown Sau đó, vùng unknown phân tách nhờ phân tích hệ số tin cậy từ điểm ảnh thuộc vùng biết Nhờ vậy, vùng biên ảnh tách rõ Giải thuật đề nghị có khối lượng tính tốn thấp, thích hợp để thực phần cứng Trong nội dung sau, nhóm thiết kế lõi IP Chroma-key dựa giải thuật đề nghị Hình 305: Hình ảnh chromakey lấy từ camera đưa vào kit xử lý Giải pháp phần cứng cho kỹ thuật ghép kênh Để thực phần cứng cho kỹ thuật ghép kênh, nhóm thực thiết kế lõi IP Alpha blending cho phép ghép kênh video theo hệ số Alpha Lõi IP có chuẩn giao tiếp Avalon để tích hợp vào hệ thống SOPC tảng FPGA hãng Altera.Hình 306 minh họa kỹ thuật ghép kênh video hệ thống thiết bị Key 263 Hình 306: Ghép kênh: 1-Logo, 2-Kênh nền, 3-Kênh chormakey, 4-banner Kỹ thuật ghép chữ hình ảnh lên video Nhóm thiết kế Alpha module cho phép tạo liệu Alpha để tạo “hộp chữ” (text box) [Hình 307] vùng hình ảnh dùng để hiển thị chữ thông báo biểu tượng [Hình 308] lên video Lõi IP Alpha Module kết hợp với lõi IP Alpha Blending lõi IP Chroma-key để tạo tảng phần cứng cho hệ thống thiết bị key 264 Hình 307: Hiển thị dịng chữ “ Đề tài nghiên cứu: Thiết kế hệ thống Chromakey dành cho phim trường” Hình 308: Hiển thị logo Bách Khoa lên hình Kết quả báo Nội dung phần giải thuật Chroma-key viết thành báo đăng hội nghị 2014 6th International on Computer Research and Development (ICCRD 2014) tổ chức Hà Nội vào 265 ngày 27-28/2/2014 Tên báo “Chroma-Key Algorithm Based on Combination of K-Means and Confident Coefficients” Bài báo chọn để đăng tạp chí “International Journal of Information and Electronics Engineering” (IJIEE, ISSN: 20103719) Nội dung phần thẩm định lõi IP đăng tạp chí Khoa học Công nghệ thuộc viện Hàn lâm khoa học Công nghệ Việt Nam (ISSN 0866-708X) Tên báo “UVM based avalon verification IP package for video and image processing” Thông tin báo: Tác giả Nơi đăng Tên báo Thời gian Nguyen Ngoc Tai, Chroma-Key Algorithm International Journal of Le Quoc Bao Tri, Based on Combination Information and Electronics and Truong Quang of K-Means and Engineering (IJIEE), Vol.4, Vinh Confident Coefficients No.3, pp184-187, 2014 UVM based avalon Pham Duc An, verification IP package Truong Quang Vinh for video and image 5/2014 Journal of science and Technology, vol.52, No.4A, 11/2014 p101-110,2014 processing Kết quả đào tạo Trong trình thực đề tài, có học viên cao học sinh viên đại học thực đề tài luận văn tốt nghiệp liên quan đến nội dung đề tài TT Họ tên sinh viên Tên đề tài luận văn Bậc học Thiết kế hệ thống chroma1 Nguyễn Ngọc Tài key sử dụng phương pháp Nguyễn Cơng Lương Phan Chánh Viên Nguyễn Chí Tân nghiên cứu khoa học Giải thuật Chroma-key Thạc sỹ Robust matting Nội dung liên quan đề tài thực phần cứng Chroma-key Thiết kế hệ thống nhúng biểu tượng lên video Thiết kế lõi IP ghép luồng video thời gian thực Thiết kế lõi IP ghép luồng video sử dụng kênh Alpha 266 Đại học Đại học Đại học Kỹ thuật ghép biểu tượng lên video Kỹ thuật ghép kênh video Kỹ thuật ghép kênh video với mặt nạ Alpha Các tài liệu minh chứng kết báo kết đào tạo trình bày phần phụ lục 3.2 Nhận xét thảo luận Các nội dung nghiên cứu (từ tháng 9/2013 đến tháng 9/2015) thực thành cơng có số khó khăn yêu cầu thiết kế Các khó khăn mà nhóm nghiên cứu giải bao gồm:    Đồng hệ thống: hệ thống thiết kế với nhiều lõi IP kết nối chung hệ thống SOPC hoạt động với nhiều xung clock khác Để đảm bảo tính đồng hệ thống, cần có phải thiết kế điều khiển giao tiếp hoạt động xác, kiểm tra mô cách kỹ lưỡng Tốc độ xử lý: hệ thống yêu cầu phải xử lý video với độ phân giải HD thời gian thực Vì vậy, lõi IP xử lý video phải thiết kế với cấu trúc pipeline phải đạt độ trễ tương ứng với tần số hoạt động yêu cầu Băng thông nhớ: hệ thống cần giao tiếp với DDR-SDRAM để dùng làm đệm khung hình (frame buffer) Trong hệ thống ghép kênh video, kênh vào cần đệm lúc, băng thơng nhớ khơng đủ cho tất kênh vào Nhóm nghiên cứu giải thành cơng vấn đề cấu trúc pipeline cho thiết kế phần cứng hoạt động đồng với giao tiếp bus Avalon Mơ hình kiểm tra thiết kế xây dựng dựa công cụ Matlab ModelSim để đảm bảo tín hiệu hệ thống điều khiển xác Về việc đảm bảo băng thơng nhớ, nhóm nghiên cứu có phân tích kỹ lưỡng việc sử dụng băng thông tốc độ liệu để đảm bảo đạt hệ thống đáp ứng băng thông giới hạn DDR-SDRAM (đã mô tả mục 2.15.2) Việc đánh giá chất lượng hệ thống thực dựa theo chuẩn ITU (đã mô tả nội dung nghiên cứu 15 mục 2.15.3.1) Kết bật đề tài bao gồm:    Thiết kế thành công hệ thống thiết bị key công nghệ FPGA Thiết bị key xử lý video với độ phân giải HD 1080p Dữ liệu video xử lý thời gian thực với tốc độ quét 54Hz 267 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Nhóm nghiên cứu hoàn thành tiến độ đề tài với nội dung sau: Bảng 29: Các nội dung hồn thành giai đoạn TT Nợi dung thực Nghiên cứu, phân tích mơ giải thuật tách vùng có từ tạp chí khoa học Cải tiến giải thuật tách phơng xanh từ giải thuật phân tích tối ưu giải thuật tách phơng xanh để thực phần cứng Kết quả Đã phân tích mơ giải thuật tách vùng Tiến đợ hồn thành 11/2013 Đề xuất giải thuật tách phông xanh sử dụng Kmeans kết 12/2013 hợp với hệ số tin cậy Nghiên cứu thiết kế kỹ thuật Phương pháp ghép video ghép video, cho phép ghép sơ đồ khối kỹ thuật, kênh video thay đổi tính tốn dung lượng đường kênh video khác truyền nhớ Thiết kế sơ đồ cấu trúc phần cứng Thiết kế phần cứng để cho kỹ thuật ghép video thực kỹ thuật ghép video Nghiên cứu thiết kế kỹ thuật Phương pháp để tạo lớp chữ dùng để tạo lớp chữ thông báo thông báo biểu tượng biểu tượng video video Thiết kế sơ đồ cấu trúc phần cứng Báo cáo thiết kế phần cứng kỹ thuật tạo lớp chữ thông báo tạo lớp chữ thông báo biểu biểu tượng video tượng video Nghiên cứu công nghệ giao tiếp Sơ đồ thiết kế kết nối kênh video kênh video theo giao thức S-Video, theo giao thức S-Video, SDI, SDI, DVI DVI Thiết kế mạch điều khiển trình Sơ đồ mạch điều khiển trình driver cho giao tiếp kênh video driver cho giao tiếp kênh video 268 1/2014 2/2014 3/2014 4/2014 5/2014 6/2014 Nghiên cứu công nghệ FPGA để Sơ đồ thiết kế sử dụng FPGA để thực giải thuật hình xanh thực hệ thống tách phông kỹ thuật tạo lớp chữ thông báo, xanh biểu tượng video Tích hợp cấu trúc phần cứng cho tách phơng xanh, ghép video 10 tạo lớp chữ, biểu tượng vào hệ Cấu trúc phần cứng tích hợp tồn giải thuật đề 9/2014 nội dung trước thống FPGA 11 7/2014 Nghiên cứu thiết kế phần mềm Giải thuật phần mềm điều khiển nhúng để điều khiển hệ thống thiết hệ thống với hệ thống hỗ trợ bị key sử dụng giải thuật hình người dùng 12/2014 xanh ghép video 12 13 14 15 Xây dựng mơ hình kiểm tra phần Mơ hình kiểm tra chứng minh cứng cho cấu trúc tách phông xanh cấu trúc tách phông xanh và ghép ghép hoạt động Xây dựng mơ hình kiểm tra phần Mơ hình kiểm tra chứng minh cứng cho kỹ thuật tạo lớp chữ cấu trúc cho kỹ thuật tạo lớp chữ biểu tượng biểu tượng hoạt động Nghiên cứu hệ thống SOPC để tích Thiết bị hồn chỉnh có khả hợp phần cứng phần mềm vào tách phơng xanh, ghép video, chip khả trình (FPGA) chữ, biểu tượng Thử nghiệm hồn thiện tính ổn Thiết bị key để hoạt động định, chất lượng hệ thống thiết ổn định môi trường nhiễu 2/2015 4/2015 6/2015 8/2015 bị key Sản phẩm đề tài: Kết dạng I, II TT Tên sản phẩm Số lượng Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật  Sản phẩm mẫu: Thiết bị key dành cho phim trường ảo Ngõ vào: kênh S-video, kênh DVI  Ngõ ra: kênh DVI  Độ phân giải: HD 1080P  Cấu hình hệ thống: 269 Ghi o Sử dụng cấu trúc hệ thống chip khả trình SOPC Cyclone FPGA o Lõi phần cứng tăng tốc xử lý ghép kênh, ghép chữ, biểu tượng o Bộ xử lý nhúng Nios II, tốc độ 50MHz o Phần mềm nhúng điều khiển thông số, chức o Giao tiếp bus chip theo chuẩn Avalon  Bộ nhớ hệ thống 256 Mbytes  Xung nhịp 134 Mhz  Chức hệ thống : o Ghép kênh video o Hiệu ứng hình xanh o Tạo dải chữ thông báo o Tạo hiểu tượng Kết dạng III, IV TT Tên sản phẩm Bài báo khoa học Kết tham gia đào tạo sau đại học Kết tham gia đào tạo đại học Số lượng đăng ký Số lượng đạt 1 Ghi tạp chí quốc tế tạp chí nước Học viên cao học tham gia nghiên cứu Sinh viên đại học tham gia nghiên cứu 4.2 Đề nghị Ngoài khả ứng dụng phim trường, kết nghiên cứu đề tài thiết bị key làm tiền đề cho nghiên cứu phát triển cho thiết bị phim trường Nhóm nghiên cứu đề nghị số hướng mở rộng cho đề tài sau: 270  Nghiên cứu thiết bị phim trường ảo: Thiết bị tạo phim trường ảo có tính thiết bị key nghiên cứu đề tài bao gồm: o Tách đối tượng nên phông xanh o Ghép video o Tạo biểu tượng banner video Ngoài ra, thiết bị phim trường ảo có tính chun biệt so với thiết bị key như: o Phát chuyển động camera o Tạo hiệu ứng focus với cảnh ảo o Tạo phơng ảo 3D có khả tự điều chỉnh theo chuyển động camera Hình 309: Minh họa thiết bị phim trường ảo hãng Viz Virtual Studio (http://www.vizrt.com)  Nghiên cứu thiết bị đồng tiếng hình: Trong phim trường, video audio xử lý qua nhiều thiết bị, chúng khơng đồng Hậu hình ảnh tiếng video khơng khớp Thiết bị đồng tiếng hình có khả tạo delay khác để đồng hình tiếng video Ngồi ra, thiết bị cịn có khả ghép nhiều kênh video audio khác để tạo hiệu ứng 271 Hình 310: Thiết bị audio/video interface hãng PAT (Pro Audio Television, www.proaudiotv.com.au 272 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] Chroma-key, http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_key Bộ Thông Tin Truyền Thông, http://mic.gov.vn Đài Truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh, http://htv.com.vn ASIC, http://en.wikipedia.org/wiki/ASIC Texas Instruments, www.ti.com Analog Devices, www.analog.com Altera, www.altera.com Xilinx, www.xilinx.com Altera, “SOPC Builder”, http://www.altera.com/literature/hb/qts/qts_qii5v4.pdf , July 2010 “Kỹ thuật xử lý hình ảnh picture in picture” Tác giả: Trần Đình Khơi Nguồn: Tạp chí Điện tử Tin học, 1995 “Công nghệ studio ảo” Tác giả: Trương Thị Thủy Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Truyền hình, 2006 Thilina, "Chroma Keying MATLAB Implementation”, http://thilinasameera wordpress.com/2010/12/03/chroma-keying-matlab-implementation-1-0/ MacQueen, J B., "Some Methods for classification and Analysis of Multivariate Observations" Proceedings of 5th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability University of California Press pp 281–297, 1967 Kardi Teknomo, “K-means Clustering Tutorial”, http:\\people.revoledu.com\kardi\ tutorial\kMean\, July, 2007 Zhenyi Luo, “Color range determination and alpha matting for color images”, Master Thesis, University of Ottawa, Canada, 2011 Nguyen Thanh Sang, Truong Quang Vinh, "FPGA Implementation for Real-time Chroma-key Effect Using Coarse and Fine Filter", The International Conference on Computing, Management and Telecommunications (ComManTel 2013), pp.157-162, 2013 Picture-in-picture, http://en.wikipedia.org/wiki/Picture_in_picture Alpha Compositing, http://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_compositing SoCe Corp., “VideoCube: Video Mixer IP Core”, http://soc-e.com/products/videocubevideo-mixer-ip-core Roland Corp., “LVS-800 Professional Eight-channel Video Mixer”, http://www.rolandsystemsgroup.com/products Mikroprojekt., “IQ-Video – FPGA Based Video Mixing Solution ”, http://www.mikroprojekt.hr/system-solutions/iq-video Video and Image User Guide, Altera, 2014 HSMC DVI Interface product brief, Bitec, 2010 TFP401A TI PanelBus ™ DIGITAL RECEIVER, Texas Instruments , 2012 TFP410 TI PanelBus™DIGITAL TRANSMITTER, Texas Instruments, 2014 Cyclone III 3C120 Development Board Reference Manual, March 2009 HSMC Quad Video Daughter Card Product Brief, Bitec 2008 273 [28] Thư viện IP Core mã nguồn mở, Opencores.com [29] Cyclone III 3C120 Development Board Reference Manual, Altera, 2009 [30] ITU-R, “Methodology for subjective assessment of quality of television pictures”, BT.500-13, 1/2012 [31] ITU-T, “Subjective video quality assessment methods for multimedia applications” P.910, 4/2008 274