Bài giảng Xử lý Audio và Video doc

BÀI GIẢNG XỬ LÝ AUDIO & VIDEO LỜI MỞ ĐẦU Bài giảng Xử lý Audio và Video là tài liệu được biện soạn nhằm phục vụ cho đối tượng học viên thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông. Để giúp học viên tìm hiểu môn học một cách dễ dàng, tài liệu đã được chọn lọc biên soạn với những nội dung rất căn bản về lý thuyết theo một trình tự logic, được trình bày qua 5 chương.  Chương 1, đại cương về tín hiệu audio và video, đây là bức tranh toàn cảnh về tín hiệu audio và video.  Chương 2, số hóa tín hiệu audio và video, trình bày những đặc trưng về biến đổi của tín hiệu audio và video tương tự-số.  Chương 3, truyền dẫn tín hiệu audio và video, trình bày những nguyên tắc truyền dẫn tín hiệu audio và video số.  Chương 4, ghi phát tín hiệu audio và video số, trình bày những nguyên tắc ghi phát (lưu trữ) tín hiệu audio và video số.  Chương 5, nén dữ liệu audio và video, trình bày những phương pháp xử lý nén audio và video. Biên soạn tài liệu này, tác giả đã tổng hợp và chọn lọc những nội dung dựa theo các tài liệu của các tác giả đã được xuất bản, qua đó cũng đã cập nhật những nội dung mới nhằm làm phong phú cho môn học. Tuy đã có nhiều cố gắng và thận trọng nhưng tài liệu không sao tránh khỏi những sai sót, mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến của bạn đọc. Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ AUDIO VÀ VIDEO 1.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN Khoảng cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, nhiều thiết bị xử lý âm thanh điện tử ra đời, đã mở ra một hướng phát triển mới trong chế tạo các thiết bị điện tử dân dụng. Trong giai đoạn này các nhà khoa học đã thành công trong chế tạo các thiết bị xử lý âm thanh như: hệ thống máy điện thoại, máy cassette, các máy quay đĩa và máy phát thanh…Ngày nay âm thanh điện tử được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị dân dụng, nhiều thiết bị âm thanh số ra đời có tính năng kỹ thuật cao từng bước thay thế cho các thiết bị âm thanh tương tự trước đây. Cho đến nay, hầu như các gia đình đều sở hữu một vài thiết bị điện tử phục vụ đời sống tinh thần. Khi kỹ thuật truyền thanh ra đời thì truyền hình là tiêu điểm nghiên cứu quan trọng cho các nhàkhoa học. Đến khoảng giữa thế kỷ 20, thời kỳ thế chiến thứ II, kỹ thuật truyền hình ảnh động đấu tiên ra đời, nhưng chỉ nhằm để phục vụ cho mục đích quâ sự. Sau khi kết thúc chiến tranh, truyền hình ở các quốc gia mới thực sự nhằm vào mục đích dân dụng, từ đó kỹ thuật truyền hình không ngừng được cải tiến và phát triển. Cho đến nay, thế giới thực sự đổi thay từ khi mọi gia đình có thể thưởng thức thông tin bằng hình ảnh và âm thanh. Trong suốt hơn 50 năm qua, truyền hình đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế tri thức của thế giới. Cho đến nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử, nhiều công nghệ truyền hình thế hệ mới ra đời với những tính năng kỹ thuật cao dần thay thế cho truyền hình tương tự trước đây, truyền hình số với những công nghệ khác nhau như: truyền hình mặt đất, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đã thực sự làm cho thế giới truyền hình ngày càng sóng động hơn. 1.2. ẢNH TỰ NHIÊN Ảnh tự nhiên là những gì mà chúng ta có thể trông thấy xung quanh thế giới thực, chúng được tạo ra bởi các nguồn ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo phản xạ lên các vật thể mà ta có thể trông thấy. Truyền hình là một hệ thống tín hiệu hình ảnh và tín hiệu âm thanh analog được phát triển rất cao. Cơ sở của hệ thống truyền hình là dựa trên đặc tính của thị giác con người, đặc tính này cũng được áp dụng trong hệ thống truyền hình kỹ thuật số hiện nay. 1 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Mục đích hệ thống tái tạo ảnh điện tử (video) là thu ảnh tự nhiên và tái tạo lại với những khoảng cách về không gian, hoặc cả hai (hình 1.1). Ở đây chúng ta quan tâm đến hai thuộc tính nhìn thấy của cảnh quan là màu sắc và độ chói. Chuyển đổi ảnh-tín hiệu Xử lý tín hiệu Tạo xung đồng bộ Lưu trữ hoặc truyền dẫn Xử lý tín hiệu Chuyển đổi tín hiệu-ảnh Tách xung đồng bộ Mắt người xem Ảnh tái tạo Ảnh tự nhiên Ống kính Hình 1.1. Hệ thống tái tạo ảnh điện tử Nhưng cảnh tự nhiên ít khi được tạo nên từ một nguồn sáng đơn sắc. Ảnh tại mọi điểm trong cảnh quan là tổng của ánh sáng từ các nguồn đồng nhất với ánh sáng phản xạ từ các vật xung quanh. Sự chiếu sáng vừa nêu đã được sửa đổi bởi các thành phần phản chiếu từ các vật xung quanh môi trường tạo ra một sự chiếu sáng mà màu sắc và độ sáng của nó thay đổi theo từng cảnh. Đối với những cảnh phức tạp hơn, mắt người có thể thích nghi với sự thay đổi từng khu vực chiếu sáng cho đến lúc không còn cảm nhận được nữa khi quan sát trực tiếp. Hệ thống tái tạo hình ảnh cũng cần tạo ra một kết quả tương tự . Quá trình chuyển đổi tín hiệu-ảnh hoàn toàn đồng bộ và đồng pha với quá trình chuyển đổi ảnh-tín hiệu thì mới khôi phục được ảnh quang đã truyền đi. Để thực hiện sự đồng bộ và đồng pha, trong hệ thống truyền hình phải dùng một bộ tạo xung đồng bộ. Xung đồng bộ được đưa đến bộ xử lý tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh, đồng thời đưa đến bộ xử lý tín hiệu hình rồi truyền sang phía thu, tín hiệu hình được cộng thêm xung đồng bộ gọi là tín hiệu truyền hình. 1.3. ÂM THANH TỰ NHIÊN Âm thanh là những biến đổi áp suất nhanh xảy ra trong không khí do nhiều quá trình tự nhiên gây nên. Tiếng gió thổi trên cành cây, tiếng sóng biển vỗ bờ , tiếng chim kêu…tất cả đều là âm thanh tự nhiên. Nhiều hệ thống do con người chế 2 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video tạo cũng tạo ra những biến đổi áp suất tương tự, đôi khi còn có ý chủ định, hay đôi khi còn do khách quan. Một dàn nhạc tạo ra những âm thanh có chủ định với mục đích thưởng thức âm nhạc. Trong khi, âm thanh của một động cơ phản lực phát ra khi cất cánh lại được coi là do khách quan gây lên. Tai con người phản ứng lại những biến đổi áp suất không khí ở phạm vi tần số trong khoảng từ 30Hz đến 15000Hz sau đó đưa đến não và đó chính là âm thanh. Độ lớn hay biên độ dao động của những biến đổi áp suất này tạo nên cảm giác về tiếng ồn. Âm thanh chuyển động trong không khí theo quy tắc truyền sóng, vì vậy người ta có thể nghe thấy một âm thanh phát ra từ khoảng cách khá xa và những biến đổi áp suất âm thanh thường được gọi là sóng âm. Trong mọi trường hợp, sóng âm thanh là sóng tương tự. Sóng âm chuyển động trong không khí với vận tốc xắp xỉ bằng 345m/s ở nhiệt độ phòng và mực nước biển. Theo lý thuyết về sóng, mối liên hệ giữa tần số f và bước sóng λ là: λ = v/f (1.1) Ngoài ra, các tính chất khác của sóng âm thanh cũng có tầm quan trọng đối với việc thiết kế các thiết bị âm thanh. Sóng âm sẽ phản xạ với bề mặt cứng (những bề mặt không hấp thụ sóng âm) tạo nên hiệu ứng về tiếng vọng và vang âm. Sóng âm thanh bị nhiễu xạ, chúng có thể xuyên qua các lỗ hỏng, các khe hở và đến từng ngóc ngách. Sóng âm thanh cũng có thể bị khúc xạ, nó sẽ bị bẻ cong khi vận tốc truyền thay đổi ở những khu vực khác nhau với nhiệt độ và mật độ không khí khác nhau. Tầm quan trọng của những hệ quả này là hàm điều kiện môi trường và bước sóng. Về mặt toán học, việc tạo những đường truyền sóng âm thanh trong một môi trường thực tiễn khá phức tạp. Âm thanh tự nhiên không chỉ liên quan đến hai yếu tố là nguồn phát và người nghe, bởi vì sóng âm luôn phản xạ với các đồ vật xung quanh môi trường. Người nghe tiếp nhận âm thanh phản xạ ngay sau khi âm thanh đó được phát ra. Người ta gọi các yếu tố có liên quan đến âm thanh này là môi trường âm thanh. Môi trường này rất quan trọng đối với việc tái tạo lại âm thanh bằng hệ thống điện tử. Một trong những yếu tố chủ yếu của môi trường âm thanh được tạo ra do hiện tượng phản xạ, thường xảy ra ở những không gian kín (như phòng hoà nhạc). Do tốc độ giới hạn của âm thanh, song âm được truyền đi trong một phòng kín mất nhiều thời gian để đến được tai người hơn là âm thanh trực tiếp và được gọi là những âm bị trễ mà có thể nghe thấy sự lặp lại của âm thanh trước. Chúng ta có thể nhận thấy rõ tiếng vọng xẩy ra khi sự trễ âm phản xạ lớn hơn khoảng 50m/s, tương đương với khoảng cách là 17m. Tiếng vọng rõ nhất với những âm thanh có thời gian trễ lớn hơn, ví dụ như tiếng vọng xảy ra trong một thung lũng. 3 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Ở những khu vực không gian hẹp hơn, có thể có rất nhiều phản xạ mà không một phản xạ nào có thể bị trễ khác biệt hẳn tới mức là tiếng vọng. Tuy nhiên, âm thanh vẫn tiếp tục truyền đi trong phòng cho đến khi nó biến mất hoàn toàn do có hiện tượng hấp thụ âm, và gọi là hiện tượng tiếng vọng. Hiện tượng tiếng vang tạo ra cảm giác về không gian, nó rất quan trọng trong quá trình mô phỏng âm thanh. Ví dụ, nếu việc mô phỏng âm thanh không thu được tiếng vang (trường hợp máy thu đặt gần, hoặc thậm chí đặt máy thu ngay tại nguồn âm), âm thanh sẽ trở thành âm “chết”. Điều kiện này có thể khắc phục bằng cách đưa vào những tiếng vang nhân tạo (thường xử lý bằng kỹ thuật số). Các chương trình truyền hình gốc (chưa được biên tập) thường được thực hiện ở những điều kiện âm “chết” này với mục đích là tiếng vang nhân tạo sẽ được đưa vào trong quá trình biên tập, điều này giúp cho biên tập viên có thể kiểm soát được âm thanh. Tiếng vang được lượng tử hoá trong khoảng thời gian đủ để nó phá huỷ 1/1000 âm gốc. Đối với phòng thiết kế riêng cho phòng hội thảo, thời gian vang của âm thích hợp nhất là 1 giây. Với một phòng hòa nhạc, thời gian dài hơn một chút, lên đến khoảng 2 giây. Việc đo âm bằng các thiết bị như micro hay loa cần phải được thực hiện trong một môi trường hoàn toàn cách âm để tách các đặc tính của chúng ra khỏi các đặc tính của môi trường. Một loại phòng đặc biệt được gọi là phòng cách âm được thiết kế cho mục đích này. Loại phòng này hấp thụ tất cả các âm thanh nhập vào chu vi của nó, vì vậy hiện tượng phản xạ không xảy ra. Về cơ bản đây là một không gian “chết”. Khi nói trong căn phòng này, người ta hầu như không thể nghe được giọng nói của chính mình . 1.4. TÁI TẠO ÂM THANH ĐIỆN TỬ Âm thanh điện tử được gọi chung là audio. Hình 1.2 minh họa một hệ thống audio điển hình. Âm được thu từ nguồn nhờ một hoặc nhiều micro và những tín hiệu audio thu được truyền qua hệ thống cho đến khi tới loa phát (bộ phận chuyển các tín hiệu điện thành sóng âm). Nguồn âm Thu audio Lưu trữ hay truyền dẫn Máy thu Hình 1.2. Hệ thống tái tạo âm thanh điện tử Mục đích tái tạo âm thanh điện tử là để tải các sóng âm thanh đến những khoảng cách xa cả về không gian và thời gian, để người nghe có thể tiếp nhận như thể họ đang nghe âm trực tiếp từ nguồn. Một mục đích khác nữa là để chau chuốt 4 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video âm thanh mới không có trong tự nhiên, làm cho âm thanh điện tử hay hơn âm gốc, hoặc tạo ra những âm thanh mới không có trong tự nhiên. 1.5. THỊ GIÁC CON NGƯỜI Mắt người là một thiết bị rất đặc biệt bao gồm trên 100.000.000 (10 8 ) phần tử cảm biến cùng một hệ thống điều khiển độ sáng cho phép nhìn rõ ở một phạm vi độ sáng hơn 10 triệu tới 1. Hai mắt kết hợp với não tạo ra khả năng nhận biết các vật trong không gian ba chiều. Mặc dù hầu hết các hệ thống tái tạo điện tử không có các tính năng này nhưng bằng cánh thiết kế như các đặc điểm của mắt trong bộ não điện tử, hệ thống có khả năng đáp ứng nhiều mục đích ứng dụng. 1.5.1. Độ phân giải Thị lực trung bình của mắt là 20/20, vùng trung tâm thị lực là một cung có góc khoảng 1/60 độ. Đây là độ phân giải của mắt, tất nhiên chỉ áp dụng đối với những ảnh của các vật thể trên thang xám. Còn đối với ảnh màu, độ phân giải của mắt sẽ giảm đi (xem phần 1.8.1). Độ phân giải ở đây có nghĩa là mắt người có thể nhìn rõ các vật thể có kích thước khoảng 1cm khi nhìn khoảng cách là 3m, trường nhìn của mắt gần bằng 180 0 , một người có thể phân biệt được tổng cộng 180×60 =10.800 vật thể ngang qua trường nhìn. Tuy nhiên, độ phân giải của mắt giảm dần từ trung tâm của thị giác, vì vậy tổng số vật thể trong thực tế là ít hơn nhiều . Hệ thống ảnh điện tử phân biệt được một số lượng lớn các vật thể trong ảnh đơn thực tế là rất hiếm. Vì vậy, nó thường được thiết kế sao cho màn hình hiển thị có kích thước nhỏ hơn tổng trường nhìn của mắt. Do đó, hầu hết hình ảnh đều được quan sát bởi phần có độ phân giải đầy đủ nhất của mắt, và độ phân giải đầy đủ cũng là yếu tố quan trọng cần được sử dụng trong các thao tác tính toán hình ảnh điện tử. Một đặc điểm khác cũng yêu cầu sử dụng độ phân giải đầy đủ nhất là khả năng chuyển động của mắt để mang vật thể cần nhìn vào trung tâm thị giác. Một màn hình hiển thị ở một góc rộng, khi nhìn gần sẽ gặp một số vấn đề đó là người xem sẽ nhìn trực tiếp vào bất cứ phần nào trên màn hình thu hút họ trước nhất. Ở một thời gian đặc biệt nào đó nó có thể là một điểm bất kỳ trên màn hình. Do vậy toàn bộ màn hình đều cần phải có độ phân giải cao. Ta biết rằng, ảnh trong các hệ thống số được miêu tả là một chuỗi các pixel. Hệ thống hiển thị cần phải thiết kế sao cho các pixel không bị lộ diện nếu như không có sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng ảnh. Người ta thường hạn chế số lượng pixel trong ảnh để đủ cho người xem ở khoảng cách nhìn quy định hoặc lớn hơn, không thể phân tích được. Một thông số quan trọng cần tính đến ở đây là tỉ lệ nhìn, được xác định bằng tỉ lệ giữa khoảng cách người xem (tính từ màn hình) với độ cao nhất của ảnh. 5 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video VR= d/PH (1.2) Trong đó: VR = tỉ lệ nhìn. d: khoảng cách từ mắt tới màn hình. PH: độ cao của ảnh (lấy theo cùng đơn vị d) Khi sử dụng hình ảnh theo độ phân giải trên đây, số lượng tối đa của các điểm ảnh có thể nhìn thấy được ở một tỉ lệ nhất định là: Số điểm ảnh = 3440/VR (1.3) Lưu ý, đối với một bức ảnh có số pixel xác định, nếu ở khoảng cách cho trước mà mắt chưa phân biệt được các điểm ảnh thì đây là kích cỡ lớn nhất của ảnh, điều đó tương đương với tỉ lệ nhìn là nhỏ nhất (bảng 1.1). Điều này đúng cho cả hệ thống video số và video tương tự. Hệ thống video tương tự quan tâm đến số dònd quét hơn là số pixel trên một ảnh. Trong khi đó, các dòng quét lại ngây nhiễu cho khả năng nhìn hơn pixel, đây chính là nhược điểm của hệ thống video analog. Các máy tính thường hoạt động với các thông số thấp hơn. Hệ thống Dòng hoặc pixel/ph Tỉ lệ nhìn Hệ NTSC 483 7.2 HDTV 1080 3.2 Màn hình máy tính 768 4.5* Bảng 1.1. Các tỉ lệ nhìn nhỏ nhất 1.5.2. Tạo mức xám Để tạo ra hình ảnh rõ nét, ánh sáng phát ra ở màn hình phải tỉ lệ với độ sáng phát ra từ cảnh ở một điểm. Điều này có nghĩa là các tín hiệu video phải là một hàm tuyến tính với độ chói của ảnh. Tuy nhiên, thiết bị hiển thị tiêu biểu (CRT) lại có cường độ hàm phi tuyến, ngược với hàm tín hiệu, rất nhiều các tiêu chuẩn của hệ thống đã đưa vào các phần sửa lỗi phi tuyến trong tín hiệu video, bởi vì nếu sửa lỗi phi tuyến tại các máy thu thì giá thành rất cao . Hầu hết các bộ cảm biến trong camera truyền hình có đặc tuyến ánh sáng tuyến tính, vì vậy camera thường được lắp đặt hệ thống sửa méo gamma để đưa vào tín hiệu có đặc tính biên độ phi tuyến cần thiết. Gamma là một đường đặc tuyến của hàm mũ xấp xỉ bằng biên độ phi tuyến chuyển giao. Ví dụ, gamma của một CRT điển hình là 2,2. Như vậy một camera phải đưa phần sửa lỗi với số mũ là 1/2,2 hoặc 0,45. Đặc tính này được thể hiện bằng đường cong trên hình 1.3. 6 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 Đầu ra tương đối Ү= 45 Hình 1.3. Đường cong sửa lỗi 45.0 = γ Tuy nhiên, đa phần máy tính áp dụng tiêu chuẩn sửa lỗi gamma chứ không phải truyền hình, vì vậy đôi khi việc gây lỗi là cần thiết khi chuyển đổi giữa các tín hiệu truyền hình và tín hiệu trong máy tính. 1.5.3. Rung hình và tỷ lệ phục hồi Người ta không nhận thấy sự nhấp nháy của màn hình bởi vì mắt có khả năng lưu hình. Có nghĩa là, hệ thống thị giác phản ứng rất chậm với sự thay đổi nhanh của ánh sáng trên màn hình. Tuy nhiên, sự chiếu sáng thay đổi theo chu kỳ với tần số thấp (khi được chiếu sáng bởi đèn điện có tần số thấp), gây ra hiệu ứng mà ta gọi là hiện tượng rung hình. Hiện tượng rung hình phụ thuộc vào số lượng của độ chiếu sáng (rung hình dễ nhận thấy hơn khi hình ảnh có độ chói cao) và cũng dễ nhìn hơn khi nhìn ở ngoại vi tầm nhìn. Hiệu ứng vừa rồi giúp chúng ta nhạy cảm hơn với những vật chuyển động nhanh (có thể là nguy hiểm) xuất hiện đầu tiên ở ngoại vi tầm nhìn. Vấn đề điều khiển rung hình khá quan trọng, bởi vì nếu ánh sáng ở màn hình bị rung kéo dài sẽ gây ra chứng mổi mắt người xem. Hệ thống Tỷ lệ phục hồi Môi trường VR NTSC 60 (59,94) Phòng khách 7 PAL 50 Phòng khách 7 Màn hình máy tính 72 Phòng sáng 1-2 Rạp chiếu phim 48 Phòng tối 5-10 Bảng 1.2. Các tỉ lệ phục hồi tiêu biểu 7 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Thiết bị điện tử lại có hiệu ứng lưu hình ngược lại, ánh sáng phát ra sẽ bị hủy sau một thời gian ngắn. Vì vậy, ảnh điện tử phải được phục hồi thường xuyên để duy trì hiệu ứng chiếu sáng ổn định. Tỉ lệ phục hồi phải đủ để tránh tình trạng rung hình ở các điều kiện xem mong muốn. Tỉ lệ phục hồi tiêu biểu được trình bày trong bảng 1.2. Ở điện ảnh, tỉ lệ phục hồi có thể thấp bởi vì các rạp chiếu phim thường phải tối và ảnh không được quá sáng. Riêng máy tính lại ở trong tình trạng ngược lại, thường hiển thị trong một phòng sáng, màn hình cũng phải sáng, và như vậy tỉ lệ nhìn thấp có nghĩa là những phần màn hình này xuất hiện ở ngoại vi tầm nhìn. Hiện tượng rung hình với một số lượng thích nghi nhất định, điều này xảy ra khi cùng một kiểu nhìn đều đặn diễn ra. Ví dụ, tỉ lệ phục hồi 50 Hz được sử dụng ở một số quốc gia được đánh giá là hoàn toàn hợp lí với người bản địa. Song, một số quốc gia khác tỉ lệ 60 Hz cũng được áp dụng. 1.5.4. Tái tạo ảnh chuyển động Sự chuyển động của ảnh được tạo ra trong hệ thống video nhờ vào cập nhật nội dung trên màn hình với tỉ lệ vừa đủ để người xem có thể nhận biết được một quá trình chuyển động liên tục. Trong một hệ thống truyền hình, nó được thực hiện ở camera và tỉ lệ quét của màn hình. Trong những trường hợp đơn giản nhất, camera video sẽ tạo ra mành riêng biệt cho mỗi chu kỳ phục hồi của màn hình. Đây chính là cách hoạt động thông thường của tryuền hình số, tỉ lệ mành của camera và màn hình như nhau. Thực chất, tỉ lệ ở hai bộ phận này đã được đồng bộ hoá. Trong phương thức vận hành này, tín hiệu phát ra từ camera không ngừng đi tới màn hình mà không cần sự can thiệp của quá trình xử lý hay lưu trữ nào. Khi đề ra các tiêu chuẩn màn hình, vấn đề xử lý hay lưu trữ vẫn chưa được bàn đến, do vậy hệ thống thiết kế cho màn hình được phục hồi bằng cách liên tục phát ra các tín hiệu mới từ camera, thậm chí ngay cả khi hình ảnh đã dừng. Hiện nay với công nghệ kỹ thuật số, lưu trữ và xử lý là hai quá trình tồn tại thường xuyên trong hệ thống, và camera cũng như màn hình không cần thiết phải có tỉ lệ mành như nhau thậm chí không cần phải đồng bộ. Camera có thể hoạt động ở một tỉ lệ mành vừa đủ để tạo lại chuyển động, còn màn hình có thể vận hành ở một tỉ lệ cao hơn, đáp ứng chỉ tiêu rung hình cần thiết. Thậm chí có thể ngừng hẳn việc truyền theo chu kỳ của những hình ảnh đã dùng, để giảm yêu cầu mà quá trình truyền dữ liệu đặt ra. Như đề cập ở trên, để giảm độ rung hình, tần số mành ở 50 Hz hoặc cao hơn nữa và màn hình cũng có thể quét ở tần số này. Nhưng quá trình tái tạo chuyển động thường tốt nhất với tần số mành 30Hz, hoặc thậm chí có thể thấp hơn. Do vậy quá trình quét ảnh của camera càng phải diễn ra nhanh, để đủ hỗ trợ quá trình tạo 8 [...]... cao (HDTV) 1.13 HỆ THỐNG VIDEO SỐ Những hệ thống video số cũng yêu cầu các tiêu chuẩn cùng loại Một vài hệ thống video số thường xác định rõ việc lấy mẫu trực tiếp của dạng sóng analog tổng hợp, đây là hệ thống số tổng hợp Những hệ thống khác thao tác trực tiếp với các tính hiệu RGB và tránh được quá trình xử lý màu tổng hợp Đây được gọi là các hệ thống số thành phần Việc xử lý một hệ thống tương tự... tín hiệu của cả ảnh, mành và tỉ lệ dòng Ở bất cứ các tỉ lệ này thông tin video thường là ngẫu nhiên và tất nhiên nó sẽ thay đổi khi ảnh thay đổi Tuy nhiên phần xoá dòng và đồng bộ hoá tín hiệu video không thay đổi và lặp đi lặp lại vì vậy chúng xuất hiện rất nét Hình 1.12 biểu diễn các dạng sóng video của tiêu chuẩn truyển hình NTSC Như biểu diễn ở hình 1.12a là dạng tín hiệu video trong một chu kì quét... trong khoảng đồng bộ mành và các xung cân bằng ở xung quanh có tần số gấp đôi Nhờ đó xung mành và các xung quanh nó giống nhau cả ở mành chẵn và mành lẻ 22 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Đỉnh mức trắng Mức đen Bust màu Xung đồng bộ dòng Tín hiệu hình trên dòng Khoảng xóa dòng VBI Xung đồng bộ mành Xung đồng bộ mành và cân bằng Hình 1.12 Dạng sóng tín hiệu video NTSC Hầu hết các hệ thống... Ngỏ vào Độ tăng ích thay đổi Hệ thống Điều khiển Độ tăng ích thay đổi Ngỏ ra Điều khiển Hình 1.16 Sơ đồ khối ép giãn Quá trình ép giãn đặt ra rất nhiều vấn đề, bao gồm vấn đề thích ứng hoặc xác định quá trình xử lý đầu vào Đó là sản phẩm của một vài công ty phục vụ cho cả những cơ sở thu băng chuyên nghiệp và người tiêu dùng, cho một vài kênh truyền hình, bao gồm âm thanh đa kênh trong truyền hình và. .. có không gian giành riêng cho màu tổng hợp 1.9 CÁC TÍN HIỆU VIDEO TƯƠNG TỰ Các tín hiệu do quá trình quét ảnh tạo nên đ ư ợc xử lý trong camera và định dạng theo tiêu chuẩn của camera Cùng với việc xác định các tần số quát ảnh tiêu chuẩn video tương tự cũng xác định rõ dạng sóng của tín hiệu video 1.9.1 Dạng sóng tín hiệu video Các dạng sóng video tương tự có thể nhìn thấy trên màn hiển thị dạng sóng... hệ thống truyền hình đều có một vài bộ phận và tín hiệu video phải được truyền giữa các bộ phận đó, vì vậy phải đề ra các tiêu chuẩn kết nối video để xác định cáp, bộ kết nối, mức điện áp Điều này giúp cho các bộ phận của các nhà sản xuất khác nhau có thể kết nối cùng một hệ thống 1.9.2 Các đặc điểm của truyền hình tương tự Tín hiệu ở đầu vào và đầu ra của một hệ thống video luôn là tín hiệu tương tự... hiển thị các 24 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video thành phần chói, màn hình này chỉ rõ tọa độ cực màn hình của pha và biên độ sóng mang B R Ảnh G Dạng sóng RGB Dạng sóng NTSC (75 biên độ) Hình 1.14 Các tín hiệu thanh màu RGB và ảnh 1.10 TÍN HIỆU AUDIO TƯƠNG TỰ Hầu hết các âm thanh tự nhiên là sự kết hợp phức tạp các sóng âm thanh có tần số và dạng sóng khác nhau Vì vậy, phổ của tín hiệu... tín hiệu video vốn có cấu trúc dựa vào quá trình quét ảnh, tín hiệu audio tương tự hoàn toàn không có cấu trúc Không có bất cứ khoảng cách nào trong tín hiệu audio mà ta có thể đoán được giá trị của nó, hoặc có thể chèn thêm thông tin vào được Một khi tín hiệu audio được số hóa chúng ta có thể xây dựng cấu trúc của nó ở dạng số Điều này là cần thiết như việc lấy lại thời gian chuẩn cho đồng hồ và chống... thống số Kỹ thuật audio tương tự rất phát triển, các đặc tính của tín hiệu được hiểu rất cặn kẻ Các phương pháp đo được sử dụng rông rãi Phần bàn luận dưới đây là những đặc tính quan trọng nhất và ý nghĩa của chúng trong môi trường số 25 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Nguyên lý cơ bản để xây dựng dạng phổ rất quan trọng trong việc nghiên cứu các đặc tính của tín hiệu audio Đây là nhược... ổn định và không có biến dạng Đối với các hệ thống số, dịch chuyển pha hầu như chỉ xảy ra ở các thành phần ở quá trình chuyển đổi A/D và D/A Phần đa các bộ lọc số đều không có lỗi dịch chuyển mặc dù bộ lọc số IIR có thể đưa vào những sai số của pha Vì những đặc tính này bộ lọc IIR rất ít được sử dụng trong hệ thống audio số 1.10.5 Méo sai tốc âm tần 28 Chương 1: Đại cương về tín hiệu audio và video Các . BÀI GIẢNG XỬ LÝ AUDIO & VIDEO LỜI MỞ ĐẦU Bài giảng Xử lý Audio và Video là tài liệu được biện soạn nhằm phục vụ cho đối tượng. tín hiệu audio và video số.  Chương 4, ghi phát tín hiệu audio và video số, trình bày những nguyên tắc ghi phát (lưu trữ) tín hiệu audio và video số.  Chương 5, nén dữ liệu audio và video, . Chương 2, số hóa tín hiệu audio và video, trình bày những đặc trưng về biến đổi của tín hiệu audio và video tương tự-số.  Chương 3, truyền dẫn tín hiệu audio và video, trình bày những nguyên