CÔNG cụ MULTIMEDIA, TRẦN NGUYÊN NGỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG CÔNG CỤ MULTIMEDIA Giảng viên: Trần Nguyên Ngọc Bộ môn: Truyền thông Mạng máy tính E-mail: ngoctn@soict.hut.edu.vn MULTIMEDIA  Những khái niệm Multimedia  Các dạng liệu Multimedia  Văn  Âm  Hình ảnh tĩnh đồ họa  Hình ảnh động  Nén thông tin đa phương tiện chuẩn  Nhu cầu nén đa phương tiện  Nén không thông tin nén thông tin  Phương pháp nén văn  Phương pháp nén âm  Phương pháp nén ảnh tĩnh  Phương pháp nén ảnh động Những khái niệm Multimedia  Khái niệm Multimedia  Lịch sử đối tượng Multimedia  Các dạng liệu kỹ thuật Multimedia  Các thiết bị Multimedia  Các lợi thế, hạn chế kỹ thuật Multimedia  Các ứng dụng kỹ thuật Multimedia 1.1 Khái niệm công cụ Multimedia     Định nghĩa: Multimedia kỹ thuật tích hợp thống dạng liệu khác với mục đích thao tác kỹ thuật tương tác trực tiếp có hộ trợ máy tính Các dạng liệu: văn bản, âm thanh, hình ảnh tĩnh, hình ảnh động Thiết bị: CD-ROM, Disc… Các thao tác:    Các thiết bị tính toán:    Tùy dạng liệu khác nhau, thao tác thích hợp Thu thập liệu, xử lý liệu, truyền liệu, truy xuất liệu (information retrieval) Các thiết bị vật lý phần mềm Xử lý số Tương tác trực quan:   Lựa chọn phần tử cần thao tác Thời điểm lựa chọn phần tử thao tác 1.2 Lịch sử đối tượng công cụ Multimedia  Lịch sử kỹ thuật Multimedia  Multimedia kết hợp kỹ thuật: âm thanh, hình ảnh, công nghệ thông tin truyền thông  Ra đời vào năm 80 xuất đĩa hình sử dụng kỹ thuật tương tự dùng để lưu trữ âm thanh, hình ảnh tĩnh đoạn video  Một số máy tính vào năm 1990 gọi multimedia computer chứa đồng thời hàng trăm megabyte khuôn dạng liệu khác  Nguyên nhân phát triển  Sử dụng kỹ thuật tiên tiến  Kỹ thuật lưu trữ  Kỹ thuật nén giải nén liệu  Kỹ thuật truyền liệu  Khả tính toán xử lý máy tính tăng nhanh 1.2 Lịch sử đối tượng công cụ Multimedia  Công nghệ liên quan đến Multimedia  Các hệ thống multimedia  Các hệ thống truyền thông điệp Multimedia  Hội thảo truyền hình  Hiện thực ảo  Mạng Internet Hiện thực ảo Hội thảo truyền hình Lasershow (kết hợp ánh sáng, hình ảnh, âm thanh) 1.2 Lịch sử đối tượng công cụ Multimedia  Đối tượng Multimedia  Thu nhận, quản lý thao tác số, văn bản, âm thanh, đồ họa, hình ảnh, video  Yêu cầu      Thao tác thiết bị khác Kết hợp kỹ thuật tương tự kỹ thuật số Lưu trữ quản lý số lượng lớn thông tin Số hóa thông tin Dung hòa khả lưu trữ thông tin, truyền thông tin, chất lượng giá thành 1.3 Các dạng liệu Multimedia  Dữ liệu số  Các tín hiệu vật lý liên tục theo thời gian  Quá trình xử lý máy tính xử lý số  Vấn đề số hóa tín hiệu: chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số  Lấy mẫu  Lượng tử hóa  Vấn đề nảy sinh: sai số  Mất mát thông tin  Định luật Nyquist - Shannon: Nếu tần số lấy mẫu lớn tần số có ý nghĩa cao mẫu lấy phản ánh tốt tín hiệu ban đầu  Ứng dụng lĩnh vực lý thuyết thông tin, viễn thông xử lý tín hiệu 1.3 Các dạng liệu Multimedia  Các dạng liệu multimedia  Các dạng liệu truyền thống: văn bản, số liệu  Dữ liệu rời rạc  Âm thanh: tiếng ồn, âm nhạc, tiếng nói…  Tín hiệu âm thanh: tín hiệu chiều liên tục  Số hóa tín hiệu âm  Ảnh tĩnh: đồ họa, ảnh  Tín hiệu ảnh: tín hiệu hai chiều liên tục miền không gian  Số hóa ảnh  Ảnh động: hoạt hình, video  Chuỗi ảnh  Tín hiệu theo thời gian, phụ thuộc vào hai chiều không gian thời gian 1.4 Các thiết bị Multimedia  Các thiết bị số  Máy tính số  Các thiết bị số hóa video, audio  Các thiết bị tương tự  Video camera  Microphone  Videodisc (tape), Audiodisc (tape) player, recorder  Các thiết bị đồng  Hỗ trợ đồng thời gian  Các thiết bị tương tác  Màn hình, chuột… 10 Nén video  MPEG (Moving Picture Expert Group) nhóm chuyên gia hình ảnh, thành lập từ tháng năm 1988 với nhiệm vụ xây dựng tiêu chuẩn cho tín hiệu Audio Video số Ngày nay, MPEG trở thành kỹ thuật nén Audio Video phổ biến     MPEG-1, mã hoá tín hiệu Audio-Video với tốc độ khoảng 1.5Mb/s lưu trữ đĩa CD MPEG-2 (1990) : MPEG-2 với “công cụ ” mã hoá khác phát triển (3-15Mbps) MPEG-4 (10/1998), Là chuẩn cho nén ảnh kỹ thuật truyền hình số, ứng dụng đồ hoạ video tương tác hai chiều (games, videoconferencing) ứng dụng multimedia tương tác hai chiều (World Wide Web, Internet video ) MPEG-7: chuẩn dùng để mô tả nội dung Multimedia, chuẩn cho nén mã hoá audio/ảnh động MPEG-1, MPEG-2 hay MPEG-4 MPEG-7 sử dụng ngôn ngữ đánh dấu mở rộng XML(Extansible Markup Language) để lưu trữ siêu liệu Metadata, đính kèm timecode để gắn thẻ cho kiện, hay đồng liệu 178 179 Nén video  Các cấu trúc lấymẫu vỡ số hoá tín hiệu video  Đối với truyền hình số NTSC vỡ PAL, chuỗi video gồm khung hình (frame ảnh) có độ phân giải 576 x 720, dòng video chứa 720 điểm ảnh đ−ợc lấy mẫu vỡ số hoá theo cấu trúc sau : 180 Nén video 181 Nén video 182 Nén video  Các chuẩn nén video hầu hết sử dụng kỹ thuật :  Nén video không dùng kỹ thuật phát bù chuyển động - MJPEG  Nén video dùng kỹ thuật phát bù chuyển động   Nén ảnh tĩnh để giảm độ dư thừa không gian Đánh giá, ước lượng chuyển động để giảm độ dư thừa mặt thời gian 183 Nén video  Phân loại frame video  Frame I : frame chuỗi video  Frame P : (predicted frame) – frame dự đoán  Frame B (Bi-directional interpolated prediction frame) - frame dự đoán nội suy chiều 184 Nén video Cấu trúc dòng bit MPEG 185 186 Cấu trúc dòng bit MPEG 187 Nén video  Mô hình mã hóa MPEG 188 Nén video  Đánh giá chuyển động (Motion Estimation) : xác định vector chuyển động  Bù chuyển động (Motion Compensation) : khôi phục ảnh cách sử dụng vector chuyển động sai số chuyển động (phần sai lệch frame) 189 Nén video  Quá trình nén frame I 190 Nén video  Quá trình nén frame P Frame B ? 191 Giải thuật đối sánh, xác định vector chuyển động 192 [...]... dụng công nghệ Multimedia 13 1.7 Các ứng dụng của công nghệ Multimedia  Các hệ mô phỏng  Hiện thực ảo  Các hệ thống mô phỏng: các hệ điều khiển, kỹ thuật hàng không, trò chơi  Trong truyền thông  Điện thoại qua mạng IP (VoIP)  Phân phối dữ liệu đa phương tiện qua mạng  Hội thảo truyền hình từ xa  Điện thoại truyền hình 14 Phụ lục Dạng dữ liệu Công cụ Văn bản Microsoft Office Word, Corel WordPerfect,... 1.7 Các ứng dụng của công nghệ Multimedia  Các hệ thống soạn thảo và sản xuất  Các hệ thống soạn thảo văn bản, bảng biểu  Các hệ thống xử lý số video  Các hệ thống trình diễn  Các phần mềm chương trình (PowerPoint)  Các hệ thống tương tác  Các hệ thư mục như: văn bản, âm thanh, hình ảnh, video  Các hệ thống dạy học  Các khóa học trực quan  Các lớp học trên mạng sử dụng công nghệ Multimedia...1.5 Mạng truyền thông đa phương tiện  Băng thông  Yêu cầu băng thông lớn… GbNetwork  Các công nghệ truyền dẫn băng thông rộng  B-ISDN, ATM  Thời gian thực  Độ tin cậy  Đảm bảo chất lượng dịch vụ, QoS  Các mô hình cung cấp dịch vụ  Các yêu cầu dịch vụ: băng thông 64 kbps, trễ cực đại... đại 1%  Voice over internet protocol (VoIP):    Băng thông: 24 kbps – 90 kbps Trễ cực đại ~ 100 ms (chất lượng tốt) và không vượt quá 400 ms Tỷ lệ mất gói tin ~ 4% - 5% 11 1.6 Ưu điểm và hạn chế của công nghệ Multimedia  Ưu điểm  Tích hợp trên một nền thống nhất các dạng dữ liệu khác nhau  Khả năng thao tác dữ liệu  Khả năng lưu trữ và trích xuất dữ liệu  Mức độ trung thực của các phiên bản dữ... tin cấu hình, thư điện tử do tính tương thích cao  Dạng Rich Text: kiểu chữ, cỡ chữ, màu chữ…  Các vấn đề      Nhập: gõ phím, tự động nhận dạng text Xử lý: tạo văn bản và chỉnh lý, biên tập theo nguyên tắc WYSIWYG (What you see is what you get) Lưu trữ: tách biệt nội dung và cấu trúc, mã hóa và nén, nén không mất thông tin Hiển thị: hiển thị và cảm giác Vấn đề phổ biến: thường gặp sự không tương... tượng đặc biệt, ngoài ra còn một số các ký tự điều khiển khác nhằm tương tích với chuẩn CCITT (Consultative Committee International Telephone and Telegraph) CCITT  ≥ 64 ký tự (tương đương với 6 bit) Các công nghệ băng bấm lỗ thời bấy giờ cho phép 8 bit cùng được lưu tại một vị trí Chính vì thế bên cạnh 7 bit biểu diễn cho một ký tự, chúng ta có thêm 1 bit khác gọi là parity bit để có thể sửa lỗi xảy ra... thì độ dài mã càng ngắn Nén Zip-Lempel: tìm kiếm những xâu lặp nhiều lần và thay bằng con trỏ tới bảng các xâu Tỷ lệ nén: từ 1/2 đến 2/3 kích thước ban đầu  Mã hoá: các sơ đồ mã hoá đối xứng và mã hoá công khai Phương pháp DES(Data Encryption Standard) và RSA(Rivest-Shamir-Adleman) 36 ... lựa chọn phần tử thao tác 1.2 Lịch sử đối tượng công cụ Multimedia  Lịch sử kỹ thuật Multimedia  Multimedia kết hợp kỹ thuật: âm thanh, hình ảnh, công nghệ thông tin truyền thông  Ra đời vào... Multimedia  Các lợi thế, hạn chế kỹ thuật Multimedia  Các ứng dụng kỹ thuật Multimedia 1.1 Khái niệm công cụ Multimedia     Định nghĩa: Multimedia kỹ thuật tích hợp thống dạng liệu khác với mục đích...  Nguyên nhân phát triển  Sử dụng kỹ thuật tiên tiến  Kỹ thuật lưu trữ  Kỹ thuật nén giải nén liệu  Kỹ thuật truyền liệu  Khả tính toán xử lý máy tính tăng nhanh 1.2 Lịch sử đối tượng công