Chương 3 của bài giảng Truyền thông đa phương tiện giới thiệu về công nghệ video. Thông qua chương này, người học có thể nắm bắt được kiến thức cơ sở video, video số, JPEG, các chuẩn nén video, H.261,... Mời các bạn cùng tham khảo.
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ VIDEO ThS Trần Bá Nhiệm Nội dung • Cơ sở video • JPEG Cơ sở video • Các dạng tín hiệu video màu • Tín hiệu video thành phần – Được xử lý riêng rẽ – Tập thành phần RGB: tín hiệu màu camera cung cấp Ba tín hiệu có độ rộng băng tần – Tập thành phần Y, R-Y, B-Y: tổ hợp giá trị màu bản, thơng thường tín hiệu Y có băng tần rộng khả tái tạo tốt Cơ sở video • Tín hiệu video tổng hợp – Là tín hiệu video thơng tin độ chói (luminance), màu (chrominance) đồng (synchronization) phối hợp với (theo tần số, thời gian biên độ) để tạo tín hiệu – Phổ lượng tập trung vào hài tần số qt dòng – Cho phép qt cách dòng để có cảm nhận tốt yêu cầu băng thông nhỏ, khơng đồng xử lý khó khăn Cơ sở video • Video tương tự – Thơng tin cảnh vật truyền mang tính chất độ chói, màu sắc thay đổi theo thời gian – Một tín hiệu video bao gồm ảnh theo trình tự thời gian, ảnh bao gồm điểm ảnh Các điểm ảnh mang thơng tin độ chói, màu sắc – Kỹ thuật quét: • Quét liên tục: tần số qt lớn • Qt cách dòng: giảm tần số quét đảm bảo cảm nhận liên tục, khơng bị trơi, nhấp nháy Cơ sở video • Video tương tự Cơ sở video • Đặc điểm video tương tự – Tín hiệu đơn cực, mức chiều – DC = 0V biểu diễn mức đen – DC = 0,7V biểu diễn mức trắng – DC = 25mV biểu diễn mức xóa Cơ sở video Cơ sở video • Các tiêu chuẩn video màu hệ NTSC: – 525 dòng frame (khung), 30 frame/s – Quét cách dòng, chia làm trường, 262,5 dòng/trường – Có 20 dòng dự trữ cho thơng tin điều khiển thời điểm bắt đầu trường – Phù hợp độ phân giải laser disk S-VHS 420 tivi thơng thường 320 dòng Cơ sở video • Các tiêu chuẩn video màu hệ NTSC: – Dùng kiểu màu YIQ – Thành phần tổng hợp = Y + I cos(fsct) + Q sin(fsct), thành phần fsc tần số sóng mang màu H.261 – Cuối cùng, lớp ảnh bao gồm header ảnh theo sau liệu cho GOB Một header chứa liệu dạng ảnh (CIF QCIF) số khung – Chú ý: CIF có 12 GOB QCIF có GOB – Cấu trúc MB H.261 • Cấu trúc chuỗi bit • PSC (Picture Start Code): bắt đầu ảnh • TR: Temporalo Reference: dùng để đồng audio • Ptype: kiểu ảnh • Grp#: Số group • GQuant: lượng tử nhóm với hệ số lượng tử H.261 • Các khung H.261 – Intra Frame: Khung I cho khả truy cập ngẫu nhiên, kiểu nén intra tương tự JPEG dựa mã hóa DCT với MB – Inter Frame: Liên khung, liên hệ với khung I P trước, MB đầu bù chuyển động MC (Motion Compensation) khơng – Mã hóa DCT sai biệt dự đoán – Cung cấp tùy chọn cho MB lượng tử với hệ số lượng tử, dùng lọc bù chuyển động H.261 • Mã hóa khung H.261 • Sơ đồ mã hóa khung • Control: điều khiển tốc độ bit đệm • Memory: dùng để lưu hình ảnh khơi phục lại với mục đích tìm vector chuyển động cho frame P H.261 • Mã hóa liên khung H.261 H.263 • Tiêu chuẩn cải tiến H.261 cho video tốc độ thấp, truyền mạng điện thoại cơng cộng PSTN • Được cơng nhận năm 1996 • Mã hóa DCT cho MB frame DCT sai biệt dự đoán P frame • Tốc độ tối thiểu H.263 • Ưu điểm: – Chính xác sai biệt dự đốn với ½ pixel – Khơng hạn chế vector chuyển động – Mã hóa số học – Dự đoán thuận lợi với frame P – Ngồi CIF, QCIF, H.263 hỗ trợ SQCIF, 4CIF 16CIF với độ phân giải tín hiệu chói 128x96, 704x576, 1408x1152 Độ phân giải tín hiệu mu sc bng ẳ tớn hiu chúi MPEG-1 MPEG-1 chuẩn phát triển thừa nhận năm 1992 để lưu trữ video dạng CIF kết hợp với audio khoảng 1,5Mb/s nhiều môi trường lưu trữ số khác CDROM, DAT, Winchester, đĩa quang với ứng dụng hệ thống đa mơi trường trực tuyến • Thuật tốn MPEG-1 tương tự H.261 có số đặc tính bổ sung MPEG-1 • Chất lượng nén giải nén tín hiệu CIF khoảng 1,2Mb/s (tốc độ video) tương đương với chất lượng video analog VHS • Hỗ trợ ước lượng chuyển động • Dự đoán bù chuyển động • DCT, lượng tử VLC • Khơng định nghĩa thuật tốn xác định cụ thể mà thiết kế mã hóa linh hoạt MPEG-1 • Khả phục vụ ảnh khác nhau, hoạt động thiết bị, tốc độ khác • Truy cập ngẫu nhiên dựa vào điểm truy cập độc lập (khung I) • Trễ mã hóa giải mã hợp lý (1s), gây ấn tượng tốt cho truy cập video đơn cơng MPEG-1 • Dạng tín hiệu ngõ vào: – Chỉ xét tín hiệu video lũy tiến; để đạt tốc độ bit 1.5Mb/s, video thường chuyển đổi trước đưa vào dạng chuẩn MPEG SIF (Standard Input Format) – Không gian màu (Y, Cr, Cb) thừa nhận theo khuyến nghị CCIR 601 Trong MPEG SIF kênh 352 pixel x 240 dòng 30 frame/s – Số pixel lớn dòng: 720 MPEG-1 – Số dòng lớn ảnh: 576 – Số ảnh 1s: 30 – Số MB ảnh: 396 – Tốc độ bit tối đa: 1,86Mb/s – Kích thước đệm giải mã tối đa: 376,832bit • Cấu trúc liệu kiểu nén – Cấu trúc liệu gồm lớp, cho phép giải mã hiểu tín hiệu chưa xác định ... hiệu video thành phần, băng thông yêu cầu lớn – Điểm khác chủ yếu tiêu chuẩn lấy mẫu tỷ lệ tần số lấy mẫu phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói tín hiệu màu Tần số chuẩn 3, 375MHz Mẫu tín hiệu lấy đ/v... frame (khung), 30 frame/s – Quét cách dòng, chia làm trường, 262,5 dòng/trường – Có 20 dòng dự trữ cho thơng tin điều khiển thời điểm bắt đầu trường – Phù hợp độ phân giải laser disk S-VHS 420 tivi... thành phần RGB: tín hiệu màu camera cung cấp Ba tín hiệu có độ rộng băng tần – Tập thành phần Y, R-Y, B-Y: tổ hợp giá trị màu bản, thơng thường tín hiệu Y có băng tần rộng khả tái tạo tốt Cơ sở