Sách Hướng Dẫn Học Tập Xử Lý Âm Thanh Và Hình Ảnh

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG SÁCH HƯỚNG DẪN HỌC TẬP XỬ LÝ ÂM THANH VÀ HÌNH ẢNH (DÙNG CHO SINH VIÊN HỆ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC TỪ XA) Biên soạn: TS Nguyễn Thanh Bình ThS Võ Nguyễn Quốc Bảo LƯU HÀNH NỘI BỘ TP HỒ CHÍ MINH - 2007 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt LỜI NÓI ĐẦU Tài liệu hướng dẫn học tập mơn "Xử lý âm hình ảnh" dành cho khối đào tạo từ xa chuyên ngành điện tử viễn thông Tài liệu giới thiệu kiến thức xử lý âm hình ảnh Đặc biệt, tác giả trọng tới vấn đề xử lý tín hiệu ứng dụng mạng viễn thơng: phương pháp nén tín hiệu, lưu trữ, tiêu chuẩn nén tín hiệu âm hình ảnh Những kiến thức trình bày tài liệu giúp học viên tiếp cận nhanh với vấn đề thực tiễn thường gặp mạng viễn thông Vì khối lượng kiến thức lĩnh vực xử lý âm hình ảnh lớn, tài liệu hướng dẫn nêu lên số vấn đề Để tìm hiểu sâu rộng học viên phải nghiên cứu thêm sách tham khảo tác giả đề cập tới phần cuối tài liệu Đây lần biên soạn đầu tiên, chắn tài liệu nhiều sơ sót, mong bạn đọc trình học tập thày giảng dạy mơn học đóng góp ý kiến xây dựng Tp Hồ Chí Minh 10/11/2007 Nhóm biên soạn Biên soạn phần xử lý âm thanh: ThS Võ Nguyễn Quốc Bảo Biên soạn phần xử lý hình ảnh: TS Nguyễn Thanh Bình CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương Giới thiệu chung xử lý tín hiệu  CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU 1.1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ LÝ THUYẾT CƠ BẢN Xử lý tín hiệu lĩnh vực khoa học nghiên cứu phát triển thời gian dài Hệ thống xử lý tín hiệu tương tự xử lý tín hiệu số ứng dụng rộng rãi ngành viễn thông nhiều ngành khoa học khác Trong năm gần đây, phương pháp xử lý tín hiệu số dần chiếm ưu thế, cho dù, mặt chất, tín hiệu nguyên thủy truyền tín hiệu mà người nhận tin tiếp thu tín hiệu tương tự Xu hướng phát triển hình thành hệ thống số có nhiều tính trội so với hệ thống analog cổ điển: Các hệ thống xử lý số có độ linh hoạt cao: nhanh chóng thay đổi chế hoạt động phần cứng thông qua phần mềm điều khiển Độ ổn định cao, chịu ảnh hưởng mơi trường xung quanh, tính chất hệ thống số khơng thay đổi theo thời gian Khả xử lý tín hiệu với độ xác cao Tín hiệu số cho phép lưu trữ chép nhiều lần với mức độ tin cậy cao Khả chống nhiễu tín hiệu số cao so với tín hiệu tương tự Thời gian thiết kế thi công hệ thống số nhanh, kích thước nhỏ gọn, mức tiêu hao lượng thấp v.v Trước đây, tốc độ xử lý máy tính chậm, việc xử lý tín hiệu "phức tạp" tín hiệu âm chất lượng cao hay tín hiệu ảnh số khơng thể thực thời gian thực Tuy nhiên, năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ công nghệ vi điện tử, nhược điểm nêu khắc phục Ví dụ điển hình DSP xử lý ảnh âm cao cấp hãng Texac Instrument TMS320DM6446 Digital Media System-on-Chip làm việc với tần số xung nhịp 594 Mhz, cho phép thực nén video theo chuẩn MPEG-2 MPEG-4 thời gian thực (http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tms320dm6446.html) Tốc độ xử lý DSP 4752 MIPS (Million Instructions Per Second - MIPS) DSP TMS320DM6446 tích hợp kênh biến đổi DAC (54MHz) để tạo tín hiệu video tiêu chuẩn theo hệ NTSC/PAL, S-Video video thành phần (Component video) Giá thành DSP xử lý video chuyên dụng nói khoảng (1.1.4) Dãy x dịch sang trái n0 mẫu, thành dãy y : y(n ) = x (n + n ) với n0 > (1.1.5) Như tín hiệu x(n) biểu diễn : x ( n) = ∞ ∑ x(k )δ (n − k ) (1.1.6) k = −∞   CuuDuongThanCong.com  5  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Giới thiệu chung xử lý tín hiệu  e- Tín hiệu rời rạc tuần hồn với chu kỳ N thoả mãn : x(n) = x(n + N ) , ∀ n (1.1.7) Tín hiệu tuần hồn ký hiệu với số p (period) : xp(n) Tín hiệu xác định khoảng hữu hạn N mẫu gọi tín hiệu có độ dài hữu hạn N f- Tín hiệu lượng tín hiệu cơng suất: * Năng lượng tín hiệu định nghĩa tổng bình phương modul : E xN = ∞ ∑ x( n ) (1.1.8) n=−∞ * Công suất trung bình tín hiệu rời rạc định nghĩa sau: N ∑ x( n ) N →∞ N + n=− N PxN = lim (1.1.9) g- Tín hiệu tuần hồn tín hiệu khơng tuần hồn * Tín hiệu tuần hồn với chu kỳ N (N > 0) , x(n + N) = x(n) (1.1.10) Giá trị nhỏ N gọi chu kỳ x(n + kN) = x(n) ; k ngun dương * Nếu khơng có giá trị N thỏa (1.1.10), tín hiệu gọi khơng tuần hồn h- Tín hiệu chẵn tín hiệu lẻ Tín hiệu x(n) gọi chẵn x(-n) = x(n) (1.1.11) Ngược lại, tính hiệu x(n) gọi lẻ x(-n) = -x(n) (1.1.12) i- Phép gập tín hiệu: Thay biến n (-n), kết ta có x ( n ) thay x ( − n ) Phép biến đổi thực cách lấy đối xứng tín hiệu x ( n ) qua gốc thời gian 1.1.3 Phân loại hệ thống 1.1.3.1 Hệ thống tương tự Q trình biến đổi tín hiệu thực hệ thống xử lý tín hiệu Các hệ thống xử lý tín hiệu phân loại dựa vào đặc trưng tín hiệu mà xử lý Từ cách phân loại tín hiệu đây, ta có hệ thống xử lý tín hiệu tương ứng sau: Hệ thống tương tự: mạch lọc tương tự, mạch khuyếch đại, nhân tần số, điều chế tín hiệu v.v Hệ thống rời rạc: mạch tạo xung, điều chế xung v.v Hệ thống số: mạch lọc số   CuuDuongThanCong.com  6  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Giới thiệu chung xử lý tín hiệu  Ngồi hệ thống hỗn hợp khác hệ thống biến đổi tương tự- số hay ngược lại Tín hiệu vào tín hiệu hệ thống quan hệ với thơng qua tốn tử biến đổi T: T ⎡⎣ x ( t ) ⎤⎦ = y ( t ) hay T x ( t ) ⎯⎯ → y (t ) (1.1.13) 1.1.3.1.1 Các tính chất hệ thống tương tự a) Tính tuyến tính: Hệ thống tuyến tính có tính xếp chồng: x ( t ) → y1 ( t ) (1.1.14) x (t ) → y (t ) a x ( t ) + a x ( t ) → a y1 ( t ) + a y ( t ) b) Tính bất biến theo thời gian: Hệ thống gọi bất biến y ( t ) = T ⎡⎣ x ( t ) ⎤⎦ y ( t − t0 ) = T ⎡⎣ x ( t − t0 ) ⎤⎦ (1.1.15) c) Tính nhân Hệ thống gọi nhân đáp ứng thời điểm phụ thuộc vào giá trị tín hiệu vào thời điểm khứ d) Tính ổn định: Một hệ thống gọi ổn định tín hiệu giới hạn với tất tín hiệu vào giới hạn Dựa tính chất nêu hệ thống, phân loại hệ thống sau: hệ thống tuyến tính, hệ thống bất biến, hệ thống nhân quả, hệ thống tuyến tính bất biến 1.1.3.1.2 Các hệ thống tuyến tính bất biến (LTI) Các hệ thống tuyến tính bất biến thường biểu diễn miền thời gian dạng sau: - Phương trình vi phân - Phương trình trạng thái - Đáp ứng xung Đáp ứng xung hệ thống h ( t ) đáp ứng hệ thống tín hiệu đưa vào xung đơn vị Nếu hệ thống tuyến tính bất biến tín hiệu hệ thống tìm thơng qua tích chập tín hiệu vào hàm đáp ứng xung: y (t ) = x (t ) ∗ h (t ) = ∞ ∫ x (τ ) h ( t − τ ) dτ (1.1.16) −∞ Các tính chất hệ thống LTI Tính nhân Hệ thống LTI nhân h ( t ) = với h ( t ) = với ∀t ngược lại ∀t hệ thống nhân   CuuDuongThanCong.com  7  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Giới thiệu chung xử lý tín hiệu  Tính ổn định hệ thống LTI Cho tín hiệu vào hệ thống giới hạn biên độ: x ( t ) ≤ M x < ∞ , M x số Trong trường hợp này, hệ thống ổn định đáp ứng xung thỏa mãn điều ∞ kiện: ∫ h ( t ) dt < ∞ Điều kiện cần đủ để hệ thống LTI ổn định −∞ Hệ thống LTI không nhớ: hệ thống tuyến tính bất biến khơng nhớ h ( t ) = với t ≠0 1.1.3.1.3 Phương trình sai phân tuyến tính hệ số Cho x ( t ) y ( t ) tín hiệu vào hệ thống tuyến tính bất biến Phương trình sai phân tuyến tính hệ số tổng quát hệ thống biểu diễn dạng: N M ∑ ak y( k ) ( t ) = ∑ br x( r ) ( t ) k =0 (1.1.17) r =0 N, M số nguyên dương, N bậc phương trình Nghiệm đầy đủ phương trình tổng nghiệm riêng yr ( t ) nghiệm y0 ( t ) : y ( t ) = yr ( t ) + y0 ( t ) Trong nghiệm y0 ( t ) nghiệm phương trình nhất: N ∑ ak y( k ) ( t ) = (1.1.18) k =0 1.1.3.2 Hệ thống rời rạc Hệ thống rời rạc đặc trưng toán tử T làm nhiệm vụ biến đổi dãy vào x ( n ) (là tín hiệu rời rạc) thành dãy y ( n ) Toán tử T cho thấy quan hệ vào hệ thống Chúng ta có hai cách để biểu diễn tốn tử T: T ⎡⎣ x ( t ) ⎤⎦ = y ( t ) hay T x ( t ) ⎯⎯ → y (t ) (1.1.19) Dãy vào gọi kích thích, dãy đáp ứng hệ thống kích thích khảo sát 1.1.3.2.1 Hệ thống rời rạc tuyến tính bất biến (LTI) a Hệ thống tuyến tính Hệ thống tuyến tính hệ thống mà quan hệ vào hệ thống thoả mãn nguyên lý xếp chồng Với x1 ( n ) x2 ( n ) chuỗi vào bất kỳ, y1 ( n ) y2 ( n ) chuỗi tương ứng Hệ thống gọi tuyến tính khi: T T x1 ( n ) ⎯⎯ → y1 ( n ); x2 ( n ) ⎯⎯ → y2 ( n ) T a1 x1 ( n ) + a2 x2 ( n) ⎯⎯ → a1 y1 ( n ) + a2 y2 ( n ) (1.1.20) a1, a2 số   CuuDuongThanCong.com  8  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Giới thiệu chung xử lý tín hiệu  b Hệ thống tuyến tính bất biến Nếu y ( n ) đáp ứng kích thích x ( n ) hệ thống tuyến tính gọi bất biến y ( n − k ) đáp ứng hệ thống kích thích x ( n − k ) Nếu biến số thời gian ta có hệ thống bất biến theo thời gian Đối với hệ thống bất biến, kích thích giống đáp ứng giống thời điểm c Hệ thống nhân không nhân Một hệ thống gọi nhân tín hiệu ngõ thời điểm phụ thuộc vào giá trị tín hiệu vào từ thời điểm trở lại Ta biểu diễn quan hệ vào - hệ thống nhân phương trình tốn học sau: y ( n ) = F ⎡⎣ x ( n ) , x ( n − 1) , x ( n − ) ⎤⎦ , với F hàm số Nếu hệ thống khơng thỏa mãn điều kiện ta gọi hệ thống khơng nhân d Hệ thống ổn định không ổn định Một hệ thống gọi ổn định bị chặn (Bounded Input Bounded Output - BIBO), tức với tín hiệu vào x ( n ) hữu hạn tín hiệu y ( n ) hữu hạn: x ( t ) ≤ M x < ∞ , M x số y ( t ) ≤ M y < ∞ , M y số 1.1.3.2.2 Đáp ứng xung hệ thống tuyến tính bất biến Nếu hệ thống tuyến tính bất biến ta có: Khi hệ thống tuyến tính bất biến, ta có quan hệ sau : y( n) = ∞ ∑ x(k )h(n − k ) (1.1.21) k =−∞ h ( n ) đáp ứng xung hệ thống tuyến tính bất biến, khơng phụ thuộc vào biến k Đáp ứng hệ thống tìm thơng qua tích chập kích thích đáp ứng xung: y( n) = ∞ ∑ x(k )h(n − k ) = x(n) ∗ h(n) (1.1.22) k =−∞ Như biết, hệ thống có tín hiệu phụ thuộc vào tín hiệu vào khứ gọi hệ thống nhân Định lý : Hệ thống tuyến tính bất biến nhân đáp ứng xung h(n) = với n < 1.1.3.2.3 Hệ thống tuyến tính bất biến ổn định Tính ổn định điều kiện ràng buộc quan trọng cần xét đến thực tế hệ thống xử lý tín hiệu Theo định nghĩa, hệ thống gọi ổn định hệ BIBO (Bounded Input Bounded Output) đáp ứng hệ thống ln bị chặn kích thích vào bị chặn Thuật ngữ bị chặn hiểu “có giá trị hữu hạn”   CuuDuongThanCong.com  9  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Giới thiệu chung xử lý tín hiệu  Định lý: Một hệ thống tuyến tính bất biến xem ổn định đáp ứng xung thoả mãn điều kiện sau : S= ∞ ∑ h(n) < ∞ (1.1.23) n = −∞ 1.1.3.2.4 Phương trình sai phân tuyến tính hệ số a Phương trình sai phân tuyến tính Về mặt tốn học, kích thích vào x(n) đáp ứng y(n) hầu hết hệ thống tuyến tính thoả mãn phương trình sai phân tuyến tính sau : N M k =0 r =0 ∑ a k ( n) y ( n − k ) = ∑ b r ( n) x ( n − r ) (1.1.24) N M số nguyên dương, N gọi bậc phương trình sai phân Trong phương trình này, tập hợp hệ số ak(n) br(n) định toàn hành vi hệ thống Phương trình ảnh rời rạc phương trình vi phân tuyến tính hệ số liên tục, phương trình vi phân tuyến tính có dạng sau : N ∑ a (t ) k k =0 d k y (t ) M d r x (t ) b ( r ) = ∑ r dt k dt r r =0 (1.1.25) Chúng ta nhận phương trình sai phân tuyến tính từ phương trình vi phân tuyến tính cách thay gần đạo hàm vào vị trí đạo hàm Ví dụ với đạo hàm bậc một, ta có gần sau : dy(t ) y(t ) − y(t − Δt ) ≈ dt Δt b Phương trình sai phân tuyến tính hệ số Hệ tuyến tính bất biến đóng vai trò quan trọng nhiều ứng dụng thực tiễn Một lớp hệ hệ tuyến tính bất biến hệ có tín hiệu vào tín hiệu thoả mãn phương trình sai phân tuyến tính hệ số (PT-SP-TT-HSH) dạng: N M k =0 r =0 ∑ ak y( n − k ) = ∑ br x( n − r ) (1.1.26) tập hệ số ak br đặc trưng cho hệ tuyến tính bất biến Hệ tuyến tính bất biến mơ tả PT-SP-TT-HSH đóng vai trò đặc biệt xử lý tín hiệu số Trong tài liệu này, sử dụng hệ thống xử lý tín hiệu mơ tả phương trình tuyến tính bất biến hệ số nói 1.1.3.2.5 Các hệ thống đệ quy khơng đệ quy a Hệ thống không đệ quy Một hệ thống tuyến tính bất biến đặc trưng PT-SP-HSH bậc N sau : N M k =0 r =0 ∑ ak y( n − k ) = ∑ br x(n − r ) (1.1.27)   CuuDuongThanCong.com  10  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng 4.1.2.4.2 Cơng nghệ IPTV Ngày nay, công nghệ đường dây thuê bao số (DSL – Digital Subcriber Line) cho phép nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cung cấp băng thông rộng đến khách hàng: 20 Mbps (ADSL2+) 50Mbps(VDSL) Sự phát triển công nghệ Video, chuẩn nén đời như: H.264, MPEG-4 Windows Media Video cho phép nén video hiệu chuẩn MPEG-2; Cùng với đời định tuyến (Router), chuyển mạch (Switch), định hướng dịch vụ (Service Oreinted) có hiệu suất hoạt động cao, cổng giao tiếp lớn (10 Gbps) đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) lớp 2, lớp Tất yếu tố nêu tạo điều kiện cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nhanh chóng, dễ dàng xây dựng triển khai cung cấp đa dịch vụ (Triple Play: ThoạiVideo-Data) có tính cạnh tranh cao sở hạ tầng mạng chung với chi phí thấp Ứng dụng truyền thơng đa phương tiện qua mạng Internet trở thành mục tiêu quan trọng nhà nghiên cứu thiết kế hệ thống Thông tin liên lạc người nâng lên tầm cao qua việc truyền hình ảnh chất lượng cao mạng Internet hệ Mục tiêu đề hỗ trợ ứng dụng phát triển đa dịch vụ mạng, đồng thời phải tối ưu hoá lực mạng lưới nhà cung cấp dịch vụ đảm bảo tối đa chất lượng cho khách hàng Như vấn đề đặt giảm tốc độ truyền liệu, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), nâng cao khả bảo mật, phát công suất hiệu tăng khả chống lỗi mơi trường có nhiễu Tại Việt Nam, dịch vụ truyền tín hiệu video IPTV thực mạng DSL (Digital Subscriber Line - đường dây thuê bao số) DSL công nghệ truyền dẫn liệu tốc độ cao đôi dây cáp đồng truyền thống DSL tận dụng khoảng băng thông rộng chưa sử dụng đến đôi dây cáp đồng (từ 4Khz đến 1Mhz) để truyền liệu với tốc độ cao Một số ưu điểm bật mạng DSL: • • Có thể kết nối Internet sử dụng điện thoại đồng thời đường dây Khả truyền tải liệu với tốc độ cao modem tương tự nhiều: ADSL có tốc độ tải liệu xuống (download) từ 1,5 -8 Mb/s nhanh modem 56K 140 lần ISDN 128K 60 lần Kết nối dành riêng cho thuê bao DSL nên hạn chế tình trạng nghẽn mạch Với ưu điểm trên, DSL sử dụng rộng rãi để cung cấp dịch vụ thoại, truyền liệu, hình ảnh, âm thanh, truy cập Internet, hội nghị truyền hình, trò chơi trực tuyến (Games on Line), xem phim theo yêu cầu(VoD), xem tivi trực tuyến (tương tự truyền hình cáp) loại dịch vụ băng thông rộng khác Tốc độ xDSL phụ thuộc phần lớn vào cơng nghệ sử dụng, ví dụ công nghệ IDSL đạt tốc độ tối đa 144 Kb/s VDSL đạt tốc độ lớn 10 Mb/s (max 52Mb/s) • • • Để sử dụng dịch vụ xDSL, thuê bao cần lắp đặt modem router xDSL, thường gọi ATU-R (ADSL Transceiver Unit - Remote terminal) có ý nghĩa chung thiết bị đầu cuối Trong nhà cung cấp dịch vụ (ví dụ Ngành Bưu Điện) cần có DSLAM đơn vị đường dây băng rộng (theo thiết bị tổng đài) tủ tiếp cận thuê bao băng rộng (độc lập với thiết bị tổng đài), tất gọi chung thiết bị trung tâm kết nối xDSL (ATU - C hay ADSL Transceiver Unit Central) Thông thường, thiết bị đầu cuối kết nối với thiết bị khách hàng qua cổng USB, cổng Ethernet 10 Base T hay qua giao tiếp PCI bên máy tính Đối với nhà cung cấp dịch vụ DSL, hệ thống DSLAM thực tiếp nhận tích hợp kết nối DSL, đưa vào đường truyền chung dung lượng cao đến mạng diện rộng (WAN) hay Internet Hệ thống ATU-C hỗ trợ   CuuDuongThanCong.com  231  https://fb.com/tailieudientucntt Chươnng Ứng dụụng kỹ thuậtt xử lý âm thhanh hình ảnh viễn v thông nhiều loại công ngghệ, giao thứ ức phương pháp điều chế xDSL khác k Mạng M người dùng m cổng vàoo (Home gateeway – có thểể modem ADSL, A địịnh tuyến), giao tiếp với mạng m gồm nhhà cung cấp có c nhiệm vụ nhận nguồnn hình IPTV, VoD phâân phát đến c STB (Sett Top Box) Thiết T bị đầu cuối (End pooint) : STB, P Phone, Mobiile….có thể dùng d cáp đồnng CAT5e – UTPU pair đườngg truyền vô tuuyến (WiFi , Digital Enhhanced Corddless Telecom mmunicationns) để g kết nốii vào Home gateway Với tốc độ phát V p triển củaa mạng Interrnet băng thơ ơng rộng (AD DSL) naay, nhu cầầu sử dụng c dịch vụ gia g tăng mạng xu hướng tất yếếu IPTV VoD dịchh vụ gia tăngg xuất Việt Nam N Dịch vụụ khơng nằm ngồi xu x hướng tíchh hợp cơng nghệ n (Triple Play: ơng tươ ơng lai Các chuyên gia nhận Data - Voice - Viddeo) ngàành công nghhệ truyền thô m tới định dịch vụ sẽẽ thật “bùnng nổ” vài năm Ngồi tiệện ích nhu N u cầu giải trí trực tuyến thhì tươnng lai tiệnn ích đáp ứngg cho nhu cầầu thiết thực khách hàng triển khai k : muua sắm trực tuyến , dự báo b tỷ giá ngo oại tệ, dự báoo thời tiết, traao đổi thông tin khácch hàng với nnhau thông qua q giao diệnn TV Hìnnh 4.1.12 Mộột số dịch vụ triển kh hai mạng ADSL Hiện VN H V có hai nh hà cung cấp ddịch vụ IPTV V là: FPT VNPT với số s thuê bao làà 300 (VNPT T thử ng ghiệm) , 10000 (FPT) P Phương thứcc truyền: Bro oadcast unnicast qua mạạng IP sử dụnng cáp đồng v cáp quangg băăng rộng K thuật: Viideo số nén theo Kỹ t chuẩn M MPEG-2, độ phân giải caao 720x5 576 pixels cóó khả phát p triển lên độ phân giảii 1920x1280ppixels (chuẩnn HDTV) Thiết bị đầu cuối: Khi xem T x truyền hình PC khơng cầần thiết bị đầầu cuối, Nếuu xem truyền n hình qua TV V cần phảải có STB Các dịch vụ:: IPTV, interrnet, VoD, MoD, C M VPN, WAN W dịch vụ muaa, bán, thanhh toán qua mạạng Dịch vụ IPT D TV Bưu B điện Thàành phố Hồ Chí Minh thhử nghiệm tạại số khuu vực thành t phố vớ ới khoảng 300 điểm với nhhiều cự ly kh hác (trong khoảng cáách cáp từ 0.5 km -> 5km m) Nhận xét chung dịcch vụ sauu: • Đây dịch vụ m gây ý với khách hàng, nhhiên thiếếu dịch vvụ đa dạngg như: phim chất c lượng ccao, xem chương trìnnh truyền hìnnh, ca nhạc theo 232 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng • • • • • • u cầu chơi game TV, chat TV…v.v Chưa xác định giá thành lắp đặt thuê bao hợp lý (khơng q cao so với truyền hình cáp), nên có nhiều mức phí theo nhóm chương trình tự chọn Nhà cung cấp nên hỗ trợ phần chi phí thiết bị STB cho khách hàng giá thiết bị STB cao Chất lượng hình ảnh âm thỏa mãn nhu cầu 90% mẫu thử Chất lượng dịch vụ ổn định phạm vi khoảng cách cáp đồng nhỏ 3.5 km Đối với khu vực chưa có ADSL2+ chưa thể triển khai dịch vụ băng thơng đường truyền không đảm bảo Độ ổn định : cao Khả đáp ứng nhu cầu dịch vụ IPTVcủa mạng viễn thông Việt Nam Hiện nay, với mạng ADSL có tốc độ truyền tương đối chậm, nên triển khai số dịch vụ đơn giản tích hợp IPTV Để triển khai thành cơng dịch vụ IPTV với nhiều tiện ích mạng băng rộng đóng vai trò tiên quyết, có mạng băng rộng bảo đảm cung cấp đầy đủ băng thông theo yêu cầu cho dịch vụ IPTV (như truyền hình, video, Games,v.v ) Thị trường băng rộng Việt Nam giai đoạn phát triển bùng nổ nhu cầu nhiều tiềm Số lượng thuê bao băng rộng Việt nam đạt xấp xỉ 200.000 với tham gia nhà cung cấp dịch vụ VNPT, FPT Telecom, Viettel, SPT, Dự kiến đến cuối năm 2006, số lượng thuê bao băng rộng Việt Nam đạt khoảng 300.000 đến 2008 số lượng phát triển lên tới 800.000 ÷1.000.000 thuê bao Đồng thời với việc triển khai công nghệ hữu tuyến xDSL/PON công nghệ vô tuyến băng rộng (WiFi/WiMAX, CDMA,…) nhà cung cấp dịch vụ Việt Nam, IPTV lại có hội phát triển mạnh mẽ bảo đảm cho thành công loại hình dịch vụ 4.2 CÁC TIÊU CHUẨN MÃ HỐ ÂM THANH VÀ HÌNH ẢNH TRONG TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN 4.2.1 Các tiêu chuẩn ITU- T cho âm Các tiêu chuẩn ITU-T cho âm bao gồm G.711 • G.722 • G.722.1 • G.722.2 • G.723 • G.723.1 • G.726 • G.728 • G.729 • G.729.1 • G.729a G.711 chuẩn ITU-T dùng cho thoại chủ yếu hệ thống tổng đài, đựơc phát hành thức vào năm 1972 G.711 trình bày mẫu điều chế xung mũ logarit cho tín hiệu băng tần thoại, tần số lấy mẫu 8000 mẫu giây Có hai giải thuật định nghĩa chuẩn này, giải thuật µ-law dùng khu vực Bắc Mỹ, Nhật giải thuật A-law dùng khu vực Châu Âu nước lại Cả hai giải thuật tính tốn hàm mũ logarit, giải thuật A-law thiết kế đặc biệt với mục đích đơn giản hóa q trình tính tốn Hai giải thuật µ-law mã hóa dạng mẫu PCM tuyến tính 14-bit A-Law 13-bit với mẫu 8-bit Như vậy, mã hóa G.711 tạo luồng liệu bit có tốc độ 64kbit/giây với tần số lấy mẫu 8kHz G.722 chuẩn ITU-T dùng cho mã hóa tiếng nói băng tần rộng hoạt động với tốc độ truyền 32-64 kbit/giây Công nghệ mã hóa dựa việc phân chia băng tần ADPCM   CuuDuongThanCong.com  233  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng G.722.1 cho phép nén liệu với tốt độ bit thấp Một biến thể G722.1 G.722.2, biết tên AMR-WB (Adaptive Multirate Wideband), cho phép nén với tốc độ thấp nữa, đáp ứng tốt với kiểu nén khác thích nghi với tính chất mạng Trong trường hợp sau, mạng bị nghẽn, coder tăng hệ số nén để tạo dòng bits có tốc độ thấp, mạng hết nghẽn quay trở trạng thái bình thường,khi chế độ tốc độ bit cao mức nén thấp phục hồi Chuẩn G.722 xử lý liệu âm tốc độ lấy mẫu 16kHz, gấp đôi tốc độ xử lý giao tiếp thoại truyền thống, kết chất lượng thoại tốt Chuẩn G.722.1, biết qua tên khác “Siren™”, chuẩn quốc tế cho mã hóa âm băng rộng tốc độ 24 32 kbps (băng thông thoại 50Hz-7kHz, tần số lấy mẫu 16 kHz), sử dụng hệ thống hội nghị truyền hình phê chuẩn vào 30 tháng 09 năm 1999 Chuẩn G.722.1 nén dựa biến đổi tối ưu hóa cho âm thoại lẫn nhạc Độ phức tạp tính tốn tương đối thấp nén chất lượng cao, độ trễ giải thuật hai điểm đầu cuối 40ms Phiên G.722.1/Annex C, phê chuẩn ITU-T vào 14 tháng 05 năm 2005, biết thơng qua tên Siren14™, phát triển Polycom cho phép truyền không cần quyền với tần số lấy mẫu 14kHz Thực tế, có ba loại mã hóa ITU có chung tên G.722 Đầu tiên, G.722 mã hóa với tần số 7kHz, sử dụng ADPCM hoạt động với tốc độ truyền 48-64kbps Một phiên khác G.722.1 hoạt động với tốc độ liệu nửa có chất lượng tốt G.722 với phương pháp mã hóa dựa vào tảng chuyển đổi Và chuẩn G.722.2, hoạt động với âm thoại băng tần rộng với tốc độ bit truyền thấp, sử dụng giải thuật CELP-based Về vấn đề quuyền, đến thời điểm này, giấy đăng ký quyền cho G.722 hết hạn, chuẩn xem chuẩn miễn phí G.722.1 thuộc quyền tập đồn Polycom chuẩn G.722.2 có tên AMR-WB, thuộc quyền sở hữu tập đoàn VoiceAge G.722.2 (GSM AMR WB) Adaptive Multi Rate - WideBand hay AMR-WB chuẩn mã hóa tiếng nói phát triển sau AMR sử dụng công nghệ tương tự ACELP Mã cung cấp chất lượng âm thoại tốt sử dụng băng tần thoại rộng 50-7000 Hz so với mã âm thoại băng hẹp dùng rộng rãi POTS với 300-3400Hz AMR-WB hệ thống hóa thành G.722.2, chuẩn mã hóa âm thoại chuẩn ITU-T Các trạng thái hoạt động ẢM: AMR-WB hoạt động tương tự AMR với nhiều tốc độ bit khác gồm: 6.60; 8.85; 12.65; 14.25; 15.85; 18.25; 19.85; 23.05 23.85 kbps Tín hiệu truyền với tốc độ thấp cho chất lượng thoại tốt ứng với môi trường không nhiễu 12.65 kbps Tốc độ bit cao hữu dụng mơi trường có nhiễu trường hợp tín hiệu truyền âm nhạc Tốc độ bit 6.60 8.85 cung cấp chất lượng chấp nhận so với mã hóa băng tần hẹp AMR-WB chuẩn hóa cho việc sử dụng tương lai hệ thống mạng UMTS Chuẩn cung cấp chất lượng thoại tốt nhiều chọn dùng cho nhiều mạng cũ hỗ trợ cho băng rộng Tháng 10 năm 2006, kiểm nghiệm AMR-WB lần thực hệ thống mạng thực T-Mobile Ericssion phối hợp Đức   CuuDuongThanCong.com  234  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng G.723 chuẩn ITU-T mã hóa âm thoại băng tần rộng, chuẩn mở rộng G.721 điều chế xung sai phân tương thích với tốc độ truyền 24 40 kbps Hiện G.723 thay chuẩn G.276, chuẩn lỗi thời Chuẩn G.723.1 chuẩn mã hóa âm cho thoại với tính nén thoại khung 30 ms 7.5ms Chuẩn G.723.1 chủ yếu dùng ứng dụng Voice over IP (VoIP) yêu cầu băng thơng thấp Có hai tốc độ bit mà G.723.1 hoạt động: 6.3 kbit/s (sử dụng khung 24 byte), dùng giải thuật MPC-MLQ (MOS 3.9) 5.3 kbit/s (sử dụng khung 20 byte) dùng giải thuật ACELP (MOS 3.62) G.726 chuẩn mã hóa tiếng nói ITU-T ADPCM truyền âm với tốc độ 16, 24, 32, 40 kbps Là chuẩn thay cho G.721 (ADPCM tốc độ 32kbps) chuẩn G.723 (ADPCM với tốc độ 24 40 kbps) G.726 hoạt động với tần số 16 kbps Bốn tốc độ bit thường sử dụng cho chuẩn G.726 tương ứng với kích thước mẫu theo thứ tự 2-bits, 3-bits, 4bits, 5-bits Tốc độ thường dùng 32 kbps, nửa so với chuẩn G.711, vậy,dung lượng mạng tăng lên 50% Thông thường chuẩn dùng mạng điện thoại quốc tế hệ thống điện thoại không dây DECT G.721 giới thiệu lần vào năm 1984, chuẩn G.723 giới thiệu vào năm 1988 Cả hai gộp chung thành chuẩn G.726 vào năm 1990 G.727 giới thiệu thời điểm với G.726, tốc độ bít tối ưu cho môi trường PCME Packet Circuit Multiplex Equipment Điều đạt cách nhúng lượng tử hóa bit vào lượng tử hóa bit, cho phép hủy bỏ bit có trọng số nhỏ chuỗi bit truyền mà khơng có ảnh hưởng xấu đến tín hiệu âm thoại G.728 chuẩn ITU-T mã hóa âm thoại với tốc độ 16kbps Cơng nghệ sử dụng LDCELP, Low Delay Code Excited Linear Prediction Độ trễ mã mẫu ( 0.625 ms) Dự đốn tuyến tính thực tính tốn với lọc LPC ngược bậc 50 Ngõ vào kích thích tạo để đảm bảo nhận độ lợi VQ Chuẩn đưa vào năm 1992 dạng giải thuật mã dấu chấm động Năm 1994, dùng cho dấu chấm tĩnh phát hành G.728 có tốc độ lên đến 2400 bps G.729 giải thuật nén liệu âm dùng cho tín hiệu thoại, nén tín hiệu âm với khung 10 ms G.729 đa số dùng ứng dụng Voice over IP (VoIP) với yêu cầu băng tần thấp Chuẩn G.729 hoạt động tốc độ kbps, phiên mở rộng hoạt động 6.4 kbps môi trường truyền xấu 11.8 kbps với yêu cầu chất lượng thoại tốt Trong thực tế, người ta thường dùng chuẩn G.729a, tương tự G.729 có độ tính tốn đơn giản hơn, nhiên chuẩn có chất lượng thoại Phiên G.729b chuẩn có quyền, sử dụng module VAD để phát tín hiệu thoại hay phi thoại Nó bao gồm module DTX dùng để định nâng cấp thơng số nhiễu cho tín hiệu phi thoại (các khung nhiễu) Các khung truyền để thực việc nâng cấp gọi khung SID Một tạo nhiễu (CNG) tích hợp chuẩn này, kênh truyền, việc truyền bị dừng lại lý tín hiệu tín hiệu phi thoại, site lại xem đường kết nối bị đứt Vì sử dụng chuẩn cần phải thận trọng Những năm gần đây, chuẩn G.729 nghiên cứu mở rộng để hỗ trợ cho tín hiệu âm   CuuDuongThanCong.com  235  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng thoại băng tần rộng mã hóa âm thành chuẩn G.729.1 Bộ mã hóa G.729.1 thiết kế theo mơ hình phân cấp, tốc độ bit chất lượng điều hiệu chỉnh đơn giản cách thức cắt giảm chuỗi bit truyền G.729.1 thêm chức băng tần rộng so với G.729 thông qua lớp nhúng vào Lớp G.729 (12kps) dạng băng tần hẹp Lớp có tốc độ 14 kbps (tốc độ truyền tăng lên 2kbps) Các lớp khác có tốc độ tăng dần bước kbps làm gia tăng chất lượng tín hiệu Các mã phát triển phối hợp tổ chức: France Telecom, tập đoàn Mitsubishi Electric, tập đoàn Nippon Telegraph Telephone (NTT), Université de Sherbrooke 4.2.2 Các tiêu chuẩn ITU- T cho ảnh tĩnh video 4.2.2.1 Chuẩn H261 Chuẩn H.261 chuẩn ITU mã hóa tín hiệu video năm 1990 đưa để truyền hệ thống đường dây ISDN với tốc độ liệu số nhân 64 kbps Tốc độ liệu giải thuật mã hóa đưa để hoạt động 40 kbps Mbps Chuẩn hỗ trợ khung video CIF QCIF với độ phân giải 352x288 176x144 theo thứ tự tương ứng (và 4:2:0 mẫu với độ phân giải màu 176x144 88x72 theo thứ tự tương ứng) Chuẩn hiệu chỉnh năm 1994, cho phép nâng chất lượng tín hiệu video nén lên tới độ phân giải 704x576 Chuẩn H.261 chuẩn mã hóa tín hiệu video số áp dụng thực tế Việc thiết kế chuẩn H.261 nỗ lực tiên phong, chuẩn mã hóa video tồn cầu sau (MPEG1, MPEG-2/H.262, H.263, H.264) chủ yếu dựa chuẩn Ngoài ra, cac phương pháp sử dụng hội đồng phát triển H.261 (đứng đầu Sakae Okubo) cộng tác phát triển chuẩn ứng dụng việc mã hóa theo chuẩn sau này: giải thuật mã hóa dùng kỹ thuật bù chuyển động mã hóa khơng gian ảnh (được ứng dụng chuẩn JPEG) Trong H261, dự đốn hình ảnh nội thực với chế để loại bỏ dư thừa thời gian dựa vector chuyển động Khi mã hóa ảnh, block 8x8 điểm ảnh chuyển đổi cosin rời rạc 8x8 (DCT) dùng để loại bỏ dư thừa không gian, hệ số biến đổi lượng tử đọc theo đường zig-zag mã hóa entropy để loại bỏ dư thừa thống kê Chuẩn H.261 khơng định rõ phương pháp mã hóa video (ví dụ: phương pháp dò tìm vector chuyển động) Các nhà thiết kế mã hóa tự việc đưa giải thuật mã hóa riêng họ 4.2.2.2 Chuẩn H.262 Chuẩn H.262 chuẩn mã hóa video số ITU-T Chuẩn liên quan đến phần video chuẩn ISO/IEC MPEG-2 (được biết tên ISO/IEC 13818-2) Chuẩn phát triển hợp tác ITU-T tổ chức ISO/IEC JTC 1, trở thành chuẩn chung cho hai tổ chức ITU-T Recommendation H.262 ISO/IEC 13818-2 phát triển phát hành dạng chuẩn quốc tế Hai tài liệu mô tả hầu hết tất khía cạnh chuẩn 4.2.2.3 Chuẩn H263 Chuẩn H.263 chuẩn mã hóa ITU-T thiết kế vào năm 1995/1996 dùng cho giải pháp mã hóa nén tốc độ truyền thấp cho dịch vụ hội nghị truyền hình Mã thiết kế hệ thống H.324 (PSTN mạch chuyển mạch   CuuDuongThanCong.com  236  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng mạch khác truyền dịch vụ hội nghị truyền hình điện thoại truyền hình), hệ thốgn dùng mã H.323 (hội nghị truyền hình RTP/IP-based), H.320 (hội nghị truyền hình ISDNbased), RTSP (phương tiện truyền thông dạng streaming) SIP (hội nghị Internet) Hầu hết nội dung Flash Video( dùng site YouTube, Google Video, MySpace, v.v….) mã hóa dạng định dạng này, có site sử dụng mã hóa VP6, hỗ trợ phiên Flash Tín hiệu video H.263 giải mã thư viện phi quyền LGPL-licensed dùng chương trình VLC media player MPlayer Chuẩn H.263 phát triển phiên nâng cấp dựa chuẩn H.261, chuẩn MPEG-1, MPEG-2 Phiên hoàn thành vào năm 1995 hoàn toàn thay cho H.261 với tất tốc độ truyền Hiện có thêm phiên H.263v2 (còn gọi chuẩn H.263+ 1998) chuẩn H.263v3 (H.263++ 2000) 4.2.2.4 Chuẩn H264 Chuẩn H.264, MPEG-4 Part 10, hay AVC (dùng cho Advanced Video Coding), chuẩn mã hóa video số với độ nén cực cao, kết ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) kết hợp với ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG), xem sản phẩm thương mại Joint Video Team (JVT) Chuẩn ITU-T H.264 ISO/IEC MPEG-4 Part 10(ISO/IEC 14496-10) ứng dụng công nghệ nén ảnh tiên tiến Phiên nháp hoàn thành vào tháng 05 năm 2003 Chuẩn H.264 đặt tên theo dòng ITU-T H.26x chuẩn video, tên AVC đặt tên dựa theo tên dự án hợp tác, với tên dự án H.26L Chuẩn gọi tên khác H.264/AVC, AVC/H.264, H.264/MPEG-4 AVC, MPEG-4/H.264 AVC nhằm nhấn mạnh tính kế thừa Đơi khi, gọi “mã hóa JVT” với lý tổ chức JVT phát triển Mục đích dự án H.264/AVC tạo chuẩn có khả cung cấp tín hiệu video chất lượng cao với tốc độ bit truyền thấp, nhỏ hay nửa so với tốc độ chuẩn trước ( MPEG-2, H.263, hay MPEG-4 Part 2) với tính ứng dụng cao thực tế Ngoài ra, chuẩn phải đáp ứng yêu cầu cung cấp cách thức linh động cho phép chuẩn ứng dụng rộng rãi nhiều trình ứng dụng ( ví dụ cho tốc độ bit cao thấp độ phân giải cao thấp, chạy ổn định nhiều hệ thống mạng (mục đích broadcast, lưu trữ DVD, truyền qua mạng gói RTP/IP, hệ thống tổng đài) 4.2.2.5 Chuẩn JVT Chuẩn JVT hoàn thành việc nâng cấp, phát triển số tính mở rộng so với chuẩn nguyên thuỷ, biết tên Fidelity Range Extensions (FRExt) Các phiên mở rộng hỗ trợ mã hóa video với độ trung thực cao cách thức gia tăng độ xác lấy mẫu (bao gồm mã hóa 10-bit 12-bit) với thông tin màu độ phân gải cao (gồm cấu trúc lấy mẫu YUV 4:2:2 YUV 4:4:4) Một số tính khác dự án Fidelity Range Extensions ( phép biến đổi số nguyên chuyển mạch tương thích 4×4 8×8, ma trận trọng số lượng tử hóa dựa giác quan, mã hóa khơng mát hình nội hiệu quả, hỗ trợ không gian màu cộng thêm phép biến đổi màu số dư) Công việc thiết kế dự án hoàn thành vào tháng năm 2004 phiên nháp mắt vào tháng 09 năm 2004   CuuDuongThanCong.com  237  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng TĨM TẮT CHƯƠNG Trong chương bốn đề cập tới vấn đề quan trọng hệ thống truyền dẫn tín hiệu âm hình ảnh lưu trữ liệu Trong đài truyền hình ln tồn hệ thống lưu trữ liệu khổng lồ sử dụng để lưu trữ thước phim tư liệu quí giá Số lượng phim ảnh cần lưu trữ tăng liên tục Các định dạng video số chất lượng cao (HDTV) đòi hỏi khơng gian lưu trữ tăng đáng kể so với tín hiệu video analog trước Tại phần này, nhắc lại công nghệ lưu trữ liệu tương tự, ứng dụng kỹ thuật ghi hình nghiệp dư (VHS, SVHS, Video-8) chuyên nghiệp (Quadruplex Ampex) đến cơng nghệ ghi tín hiệu số đại đĩa quang (CD, DVD, HD-DVD, Blue-Ray) Trong phần này, không nhắc đến hệ thống lưu trữ chuyên dụng có dung lượng lớn thời gian truy cập nhanh dựa hệ thống ổ cứng cấu hình theo nguyên lý RAID-0 Cuối cùng, tài liệu giới thiệu sơ hệ thống lưu trữ liệu lâu dài băng từ chuyên dụng LTO DTF Hệ thống lưu trữ hệ thống thiết bị phức tạp, cho phép tìm liệu, ghi/đọc liệu tự động lập trình trước, thiết bị lưu trữ dự phòng tự động, vật liệu lưu trữ (băng từ, CD, DVD v.v.) thiết bị hỗ trợ hệ thống điều hòa, hệ thống trì độ ẩm, chống cháy v.v Các hệ thống lưu trữ băng từ, đĩa quang đĩa cứng có đặc tính sử dụng khác nhau, bao gồm ưu điểm nhược điểm Tùy theo ứng dụng cụ thể, dựa kết phân tích trên, lựa chọn cấu hình hệ thống lưu trữ phù hợp, để đạt hiệu kinh tế cao Phần chương giới thiệu với bạn đọc số phương pháp phân phối tín hiệu âm hình ảnh qua mạng viễn thơng Tín hiệu âm hình ảnh đưa tới người dùng thông qua kênh truyền vơ tuyến hữu tuyến Trong phần có đề cập tới giải pháp truyền tín hiệu âm quảng bá qua đường vơ tuyến, đó, chủ yếu dành thời gian giới thiệu phương pháp hình thành phân phối tín hiệu âm lập thể (stereo) FM Các hệ thống truyền hình nhắc đến phần bao gồm: - Hệ thống truyền hình quảng bá (dùng kênh vô tuyến mặt đất) - Hệ thống truyền hình số mặt đất - Hệ thống truyền hình vệ tinh DTH - Hệ thống truyền hình cáp (CATV) - Hệ thống truyền hình qua mạng (IPTV) Sau cùng, chương có giới thiệu số tiêu chuẩn mã hố âm hình ảnh ứng dụng truyền thơng đa phương tiện Tồn tiêu chuẩn ITU-T cho âm hình ảnh, cần, bạn đọc tìm trang web có liệt kê tài liệu tham khảo CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Tìm dung lượng nhớ cần thiết để lưu trữ 10 phút liệu video số HDTV 1920x1080/P/50, lấy mẫu theo tiêu chuẩn 4:2:2, lượng tử hóa với 10 bits/mẫu Phân tích ưu điểm nhược điểm hệ thống lưu trữ liệu lên băng từ Cho biết khác biệt băng ghi hình VHS VHS-C So sánh hai tiêu chuẩn ghi hình VHS SVHS Hai chuẩn có tương thích với hay khơng?   CuuDuongThanCong.com  238  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng Nêu ưu điểm nhược điểm chuẩn ghi hình Video-8 Sony Cho biết khác biệt chuẩn ghi hình DVCPRO-25, DVCPRO-50 DVCPRO100 Tín hiệu video 1920x1080i/60 4:4:4, 10 bits/mẫu dài 15 phút ghi lên băng hình HDCAM-SR Tín hiệu video nói nén theo chuẩn MPEG-4 với tỷ lệ nén 2:1 Thành phần âm bao gồm 12 kênh mã hóa với 48kHz/24 bits Tính khối lượng liệu lưu băng hình Phân tích ưu điểm nhược điểm hệ thống lưu trữ liệu lên đĩa quang 10 Trình bày nguyên lý ghi đĩa quang nhiều lớp Cho biết nguyên nhân hạn chế số lượng lớp ghi mặt đĩa quang? 11 So sánh khác biệt loại đĩa quang CD, DVD, HD DVD, Blue-Ray 12 Phân tích ưu điểm nhược điểm hệ thống lưu trữ liệu hệ thống ổ cứng 13 Trình bày chế làm việc hệ thống RAID-0 So sánh ưu nhược điểm cấu hình Cấu hình RAID thường sử dụng hệ thống lưu trữ thơng tin hình ảnh? 15 Phân tích phương pháp mã hóa tín hiệu FM stereo sử dụng tín hiệu pilot 16 Cho biết phương pháp điều chế tín hiệu video hệ thống truyền hình quảng bá (truyền hình analog, phát sóng mặt đất) 17 Phân tích ưu điểm nhược điểm hệ thống phân phối chương trình sử dụng kênh truyền vơ tuyến 18 Phân tích chức thành phần hệ thống truyền thông tin qua vệ tinh 19.Tổng hợp đặc điểm hệ thống truyền tin qua vệ tinh So sánh với hệ thống truyền tin viba 20 Trình bày cấu trúc hệ thống truyền hình cáp CATV Phân tích ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền hình cáp 21 Trong trường hợp nên sử dụng cấu trúc mạng cáp quang cáp đồng trục hỗn hợp (Hybrid Fiber Coaxial system) cho hệ thống CATV? 22 Những dịch vụ tích hợp mạng xDSL 23 Cho biết phương pháp nén tín hiệu sử dụng hệ thống IPTV Yếu tố định chất lượng dịch vụ truyền hình IPTV? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.] John Watkinson, “An Introduction To Digital Audio”, Focall Fress, 1994 [2.] Mark Kahrs, “Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics”, Kluwer Academic Publisher, 2002 [3.] L R Rabiner, R W Schafer, “Digital Processing of Speech Signals“, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1978 [4.] Yiteng (Arden) Huang Jacob Benesty, “Audio Signal Processing for Next-Generation Multimedia Communication System”, Kluwer Academic Publisher [5.] Davide Rocchesso, “Introduction to Sound Processing” http://www.sci.univr.it/~rocchess   CuuDuongThanCong.com  239  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng [6.] Giáo trình xử lý tín hiệu số - Đại Học Bách Khoa TP HCM [7.] Wai C Chu, “Speech coding Algorithms”, Wiley-Interscience, 2003 [8.] Website: http://www.dcs.shef.ac.uk/~stu/com326/index.html [9.] Website: http://www.generation5.org/content/2001/markov.asp [10.] Anil K Jain, Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice Hall, 1988 [11.] J R Parker, Algorithms for Image Processing and Computer Vision, Wiley, 1996 [12.] Alan C Bovik , Handbook of Image and Video Processing, Academic Press, 2000 [13.] John R Deller, John H L Hansen, John G Proakis, Discrete-Time Processing of Speech Signals, Wiley-IEEE Press, 1999 [14.] R C Gonzalez, R E Woods, Steven L Eddins, Digital Image Processing Using MATLAB, Prentice Hall, 2003 [15.] R C Gonzalez, R E Woods Digital Image Processing , Prentice Hall, 2002 [16.] William K Pratt, Digital Image Processing: PIKS Inside, Third Edition © 2001 John Wiley & Sons, Inc [17.] Michael Robin & Michel Poulin, Digital Television Fundamental, McCraw-Hill Companies Inc [18.] Đỗ Hoàng Tiến, Dương Thanh Phương Truyền hình kỹ thuật số NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 [19.] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy, Nhập môn xử lý ảnh số, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999 MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU 1.1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ LÝ THUYẾT CƠ BẢN 1.1.1 Tín hiệu phân loại tín hiệu 1.1.2 Tín hiệu rời rạc 1.1.2.1 Biểu diễn tín hiệu rời rạc 1.1.2.2 Các phép biến đổi tín hiệu rời rạc 1.1.3 Phân loại hệ thống 1.1.3.1 Hệ thống tương tự 1.1.3.2 Hệ thống rời rạc 1.2 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ÂM THANH VÀ HÌNH ẢNH VÀO MẠNG BĂNG THƠNG ĐA DỊCH VỤ 11 1.2.1 Đặc điểm multimedia 11 1.2.2 Nén tín hiệu mạng đa dịch vụ 12 1.2.3 Lưu trữ 12   CuuDuongThanCong.com  240  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng 1.2.4 Băng thơng 13 1.2.5 Chất lượng dịch vụ (Quality of Service) 13 1.2.6 Tương tác 14 Tóm tắt chương 1…………………………………………………………………… .15 Câu hỏi tập chương 16 CHƯƠNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ÂM THANH 2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ÂM THANH 16 2.1.1 Giới thiệu sơ lược âm hệ thống xử lý âm 16 2.1.1.1 Đặc tính âm tương tự 16 2.1.1.2 Khái niệm tín hiệu 17 2.1.1.3 Phân loại tín hiệu 17 2.1.1.4 Phân loại hệ thống xử lý 19 2.1.1.5 Hệ thống số xử lý âm 20 2.1.1.6 Mơ hình hóa tín hiệu âm 20 2.1.1.7 Kiến trúc hệ thống số xử lý âm 21 2.1.1.8 Tần số lấy mẫu 23 2.1.2 Nhắc lại số khái niệm toán học xử lý âm 23 2.1.2.1 Phép biến đổi z 23 2.1.2.2 Phép biến đổi Fourier 24 2.1.2.3 Phép biến đổi Fourier rời rạc 25 2.2 MƠ HÌNH XỬ LÝ ÂM THANH 26 2.2.1 Các mơ hình lấy mẫu mã hoá thoại 26 2.2.1.1 Lấy mẫu tín hiệu miền thời gian tái tạo tín hiệu liên tục 26 2.2.1.2 Lấy mẫu tín hiệu miền tần số tái tạo tín hiệu liên tục 27 2.2.1.3 Lấy mẫu tín hiệu miền tần số tái tạo tín hiệu rời rạc 27 2.2.1.4 Các chuẩn mã hóa âm thoại hệ thống xử lý thoại 28 2.2.1.5 Kiến trúc hệ thống mã hóa âm thoại 29 2.2.1.6 Kiến trúc tổng quát mã hóa – giải mã âm thoại 31 2.2.1.7 Các yêu cầu cần có mã hóa âm thoại 32 2.2.2 Các mô hình dùng xử lý âm 33 2.2.2.1 Mơ hình quang phổ 33 2.2.2.2 Mơ hình miền thời gian 36 2.2.2.3 Các mơ hình phi tuyến 39 2.2.2.4 Mơ hình thời gian rời rạc 41 2.3 LÝ THUYẾT VÀ CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN 44 2.3.1 Phân tích dự đốn tuyến tính 44 2.3.1.1 Bài toán dự đốn tuyến tính 44   CuuDuongThanCong.com  241  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng 2.3.1.2 Phân tích dự đốn tuyến tính cho tín hiệu động 46 2.3.1.3 Giải thuật Levison-Durbin 48 2.3.1.4 Giải thuật Leroux-Gueguen 48 2.3.1.5 So sánh giải thuật Levison-Durbin Leroux-Gueguen 49 2.3.2 Dự đốn tuyến tính xử lý thoại 50 2.3.2.1 Mơ hình xử lý tín hiệu thoại 50 2.3.2.2 Cấu trúc giải thuật dùng mơ hình LPC 53 2.4 PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG XỬ LÝ THOẠI 54 2.4.1 Các phương pháp mã hoá 54 2.4.2 Các tham số liên quan đến chất lượng thoại 55 2.4.3 Các phương pháp đánh giá chất lượng thoại 55 2.4.3.1 Phương pháp đánh giá chủ quan (MOS) 57 2.4.3.2 Các phương pháp so sánh dựa mơ hình giác quan 58 2.5 MƠ HÌNH ỨNG DỤNG XỬ LÝ THOẠI 62 2.5.1 Mơ hình thời gian động 62 2.5.1.1 Tổng quan 62 2.5.1.2 Giải thuật DTW đối xứng 63 2.5.1.3 Giải thuật DTW bất đối xứng 65 2.5.2 Mơ hình chuỗi markov ẩn 67 2.5.2.1 Tổng quan 67 2.5.2.2 Định nghĩa mơ hình Markov ẩn 67 2.5.2.3 Ứng dụng HMM việc nhận dạng âm thoại liên tục 68 2.5.3 Mạng nơron 69 2.5.3.1 Tổng quan 69 2.5.3.2 Phương pháp học não người 69 2.5.3.3 Từ neuron người đến neuron nhân tạo 70 2.5.3.4 Ứng dụng mạng neuron nhận dạng tiếng nói 71 CHƯƠNG KỸ THUẬT XỬ LÝ HÌNH ẢNH 80 3.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ 80 3.1.1 Khái niệm xử lý ảnh 80 3.1.2 Lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh 80 3.1.3 Các giai đoạn xử lý ảnh 82 3.1.4 Các phần tử hệ thống xử lý ảnh số 83 3.1.5 Biểu diễn ảnh số 85 3.1.5.1 Ánh sáng, màu sắc hình ảnh 85 3.1.5.2 Màu sắc thông số đặc trưng 88 3.1.5.3 Các định luật trộn màu 89   CuuDuongThanCong.com  242  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng 3.1.5.4 Khơng gian màu RGB 90 3.1.5.5 Hệ thống thị giác 93 3.1.5.6 Biểu diễn tín hiệu hình ảnh không gian thời gian 96 3.1.5.7 Tín hiệu video 97 3.1.5.8 Biểu diễn tín hiệu ảnh số 101 3.1.6 Lý thuyết toán ứng dụng xử lý ảnh video số 102 3.1.6.1 Các tốn tử khơng gian 103 3.1.6.2 Các phép tính với vector ma trận 104 3.1.6.3 Biểu diễn hệ thống tuyến tính ma trận 108 3.1.6.4 Biến đổi khơng gian tín hiệu 111 3.2 PHÂN TÍCH CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH VÀ VIDEO 115 3.2.1 Khái niệm quan hệ điểm ảnh 115 3.2.1.1 Các điểm ảnh lân cận 115 3.2.1.2 Mối liên kết (connectivity) 115 3.2.1.3 Toán tử xử lý điểm ảnh 116 3.2.2 Các phương pháp nâng cao chất lượng ảnh 117 3.2.2.1 Nâng cao chất lượng ảnh toán tử điểm 117 3.2.2.2 Nâng cao chất lượng ảnh tốn tử khơng gian 128 3.2.3 Khôi phục ảnh 133 3.2.3.1 Mơ hình hóa q trình gây méo khơi phục ảnh 133 3.2.3.2 Mơ hình nhiễu 134 3.2.3.3 Triệt nhiễu phương pháp lọc không gian 136 3.2.3.4 Triệt nhiễu miền tần số 137 3.2.3.5 Kỹ thuật lọc ngược (inverse filter) 139 3.2.3.6 Lọc Wiener 140 3.2.4 Các phương pháp xác định dự đoán biên ảnh 142 3.2.4.1 Cơ sở phát đường biên ảnh 142 3.2.4.2 Phương pháp Gradient 143 3.2.4.3 Làm biên toán tử la bàn 147 3.2.4.4 Kỹ thuật Laplace 148 3.2.5 Phân vùng ảnh 152 3.2.5.1 Tổng quan phân vùng ảnh 152 3.2.5.2 Phân vùng ảnh dựa theo đường biên 152 3.2.5.3 Phân vùng dựa xử lý ngưỡng (biên độ) (Thresholding) 156 3.2.6 Xử lý ảnh màu 160 3.2.6.1 Các hệ màu 160 3.2.6.2 Một số kỹ thuật xử lý ảnh màu 164   CuuDuongThanCong.com  243  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng 3.2.6.3 Nhiễu ảnh màu 175 3.3 CÁC KỸ THUẬT NÉN ẢNH 176 3.3.1 Giới thiệu chung kỹ thuật nén ảnh 176 3.3.2 Dư thừa tín hiệu 176 3.3.2.1 Độ dư thừa số liệu 176 3.3.2.2 Tiêu chí đánh giá chất lượng hình ảnh 177 3.3.3 Mơ hình hệ thống nén tín hiệu 178 3.3.4 Các phương pháp nén không tổn hao (lossless data reduction) 179 3.3.4.1 Phương pháp mã hóa Huffman 179 3.3.4.2 Phương pháp mã LZW (Lempel-Ziv-Welch) 179 3.3.4.3 Phương pháp mã hóa loạt dài (RLC - Run Length Coding) 180 3.3.4.4 Phương pháp mã hóa theo vùng đồng trị 180 3.3.4.5 Phương pháp mã dự đốn khơng tổn thất 180 3.3.5 Các phương pháp nén tổn hao (loss data reduction) 181 3.3.5.1 Phương pháp mã dự đốn có tổn hao 181 3.3.5.2 Các phương pháp nén sử dụng phép biến đổi khơng gian tín hiệu 182 3.3.5.3 Các chuẩn nén ảnh tính ảnh động 183 3.3.5.4 Phương pháp nén ảnh tĩnh theo chuẩn JPEG 184 3.3.5.5 Nén JPEG lũy tiến 190 3.3.5.6 Các tham số tiêu chuẩn phương pháp nén JPEG 192 3.3.5.7 Phương pháp nén ảnh động theo chuẩn M-JPEG 192 3.3.6 Chuẩn nén ảnh động MPEG 193 3.3.6.1 Kỹ thuật xử lý tín hiệu MPEG 193 3.3.6.2 Mã hóa tín hiệu MPEG 196 3.3.6.3 Giải mã tín hiệu MPEG 197 3.3.6.4 Các thành phần ảnh nén MPEG 197 3.3.6.5 Tiêu chuẩn nén MPEG-2 198 3.3.7 Tiêu chuẩn nén MPEG-4 199 3.3.7.1 Video MPEG-4 201 3.3.7.2 Cấp độ video MPEG-4 201 3.3.7.3 Mã hóa đường nét (shape) 201 3.3.7.4 Mã hóa texture 202 3.3.7.5 Sprites 202 3.3.7.6 Scalability 203 3.3.8 Ứng dụng đánh giá khả kinh tế tiêu chuẩn nén 203   CuuDuongThanCong.com  244  https://fb.com/tailieudientucntt Chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý âm hình ảnh viễn thơng CHƯƠNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ÂM THANH VÀ HÌNH ẢNH TRONG VIỄN THÔNG 4.1 CÁC ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ÂM THANH VÀ HÌNH ẢNH 211 4.1.1 Lưu trữ âm hình ảnh 211 4.1.1.1 Băng từ 211 4.1.1.2 Đĩa quang 214 4.1.1.3 Lưu trữ liệu hệ thống đĩa từ (hard disk) 218 4.1.2 Phân phối nội dung qua mạng viễn thông 220 4.1.2.1 Phân phối nội dung qua kênh vô tuyến 220 4.1.2.2 Truyền quảng bá 221 4.1.2.3 Truyền hình quảng bá 224 4.1.2.4 Phân phối nội dung qua kênh hữu tuyến 228 4.2 CÁC TIÊU CHUẨN MÃ HÓA ÂM THANHVÀ HÌNH ẢNH TRONG TRUYỀN THƠNG ĐA PHƯƠNG TIỆN 233 4.2.1 Các tiêu chuẩn ITU- T cho âm 233 4.2.2 Các tiêu chuẩn ITU- T cho ảnh tĩnh video 236 4.2.2.1 Chuẩn H261 236 4.2.2.2 Chuẩn H.262 236 4.2.2.3 Chuẩn H263 236 4.2.2.4 Chuẩn H264 237 4.2.2.5 Chuẩn JVT 237   CuuDuongThanCong.com  245  https://fb.com/tailieudientucntt ... khiển, thiên văn học v.v Tài liệu hướng dẫn học tập môn xử lý âm hình ảnh thực chất gọi tài liệu hướng dẫn "nhập môn" xử lý âm hình ảnh Thơng thường tài liệu nghiên cứu xử lý ảnh âm tách riêng vì:... liệu hướng dẫn học tập mơn "Xử lý âm hình ảnh" dành cho khối đào tạo từ xa chuyên ngành điện tử viễn thông Tài liệu giới thiệu kiến thức xử lý âm hình ảnh Đặc biệt, tác giả trọng tới vấn đề xử lý. .. https://fb.com/tailieudientucntt Chương Kỹ thuật xử lý âm CHƯƠNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ÂM THANH 2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ÂM THANH 2.1.1 Giới thiệu sơ lược âm hệ thống xử lý âm 2.1.1.1 Đặc tính âm tương tự Mục đích lời nói