Xử lý tín hiệu video theo chuẩn MPEG 4 ứng dụng trong multimedia

bộ giáo dục đào tạo tr-ờng đại học bách khoa hµ néi NGUYỄN ĐẮC NGUN xư lý tÝn hiƯu video theo chuÈn Mpeg-4 øng dông multimedia LUẬN VĂN THẠC S KHOA HC Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN THẾ TRUYỆN HÀ NỘI, 11 - 2004 i Mơc lơc Trang Trang phơ b×a MơC lôc i Các thuật ngữ chữ viÕt t¾t vi danh mục bảng viii Danh mục hình vẽ ix lời nói đầu Ch-¬ng 1-Tỉng quan vỊ nÐn ¶nh 1.1 Sù cần thiết nén ảnh 1.2 Đặc điểm ảnh 1.2.1 D- thừa liệu theo thống kê 1.2.1.1 D- thõa pixel 1.2.1.2 D- thõa m· 1.2.2 D- thõa t©m sinh lý 1.3 Lý thuyÕt th«ng tin-Entropy 1.4 Phân loại Các ph-ơng ph¸p nÐn 1.4.1 NÐn kh«ng tỉn hao 1.4.2 NÐn cã tæn hao 1.5 Tæ chøc MPEG 8 1.5.1 MPEG-1 10 1.5.2 MPEG-2 10 ii 1.5.3 MPEG-4 11 1.5.4 MPEG-7 14 Ch-¬ng 2-Tỉng quan vỊ nÐn ¶nh MPEG 15 2.1 Nguyên lý nén ảnh 15 2.1.1 Mô hình nén ảnh 15 2.1.2 NÐn ¶nh 16 2.1.2.1 TiỊn xư lý 16 2.1.2.2 Biến đổi DCT rời rạc 16 2.1.2.3 L-ỵng tư ho¸ 21 2.1.2.4 M· ho¸ entropy 24 2.1.3 Nén liên ảnh 26 2.1.3.1 Xấp xỉ bù chuyển động 27 2.1.3.2 ảnh dự đoán tr-íc (¶nh P) 30 2.1.3.3 ảnh dự đoán hai chiều (ảnh B) 32 2.1.3.4 Làm t-ơi 35 2.2 NÐn ¶nh MPEG 35 2.2.1 C¸c cÊu tróc ¶nh 36 2.2.2 Nhãm ¶nh ( GOP) 37 2.2.3 CÊu trúc dòng liệu hình ảnh mà hoá 38 2.3 Giíi thiƯu chung vỊ hƯ thèng MPEG-4 39 Ch-¬ng 3: Xö lý video MPEG- 43 3.1 Cấu trúc dòng liệu MPEG-4 43 3.2 Sơ đồ mà giải mà 44 iii 3.2.1 Sơ đồ mà hoá 44 3.2.2 Sơ đồ giải mà 45 3.3 M· ho¸ video tù nhiªn MPEG-4 3.3.1 Dự đoán bù chuyển động 46 47 3.3.1.1 Bï chun ®éng 1/4 điểm ảnh ( Quarter- pel motion Compensation) 48 3.3.1.2 Bù chuyển động toàn cục (Global motion compensation) 52 3.3.1.3 ChÕ ®é trùc tiÕp bï chun ®éng hai chiÒu 54 3.3.1.4 Lùa chän phï hỵp khèi 16x16 hay khèi 8x8 56 3.3.1.5 Bï chun ®éng chång lÉn (Overlapped Motion Compensation) 57 3.3.2 M· ho¸ kÕt cÊu (Texture Coding) 58 3.3.2.1 Dự đoán Intra DC AC 59 3.3.2.2 Dự báo bù chuyển động cđa VOP d¹ng t chän 60 3.2.3.3 M· hoá kết cấu VOP dạng tuỳ chọn 3.3.3 Mà hoá dạng (Shape Coding) 61 64 3.3.3.1 M· hoá dạng nhị phân với thuật toán CAE 66 3.3.3.2 Mà hoá dạng phân bố mức x¸m 69 3.3.4 M· ho¸ bãng (Sprite Coding) 70 3.3.5 Visual Texture Coding (VTC) 72 3.3.6 M· ho¸ video ph©n cÊp 73 3.3.6.1 Phân cấp không gian 73 3.3.6.2 Ph©n cÊp thêi gian 79 iv 3.3.6.3 Phân mức chất l-ợng SNR (Fine Granularity Scalability) 83 Ch-ơng - Đánh giá xử lý Video MPEG 4-2 theo mô hình 86 4.1 Tiªu chuÈn đánh giá chất l-ợng ảnh 86 4.2 Các đánh giá, ph-ơng pháp kiểm tra 87 4.2.1 Ph-ơng pháp kích thích ®¬n ( Single Stimulus) 87 4.2.2 Ph-ơng pháp phân cấp suy giảm kích thích kép 88 4.2.3 Ph-ơng pháp phân cấp chất l-ợng liên tục dùng kích thích kép 89 4.2.4 Ph-ơng pháp kích thích kép đồng thời cho đánh giá liên tục 90 4.3 Một số kiểm tra trắc nghiƯm vỊ chÊt lng 91 4.3.1 Các yêu cầu thực kiểm tra 91 4.3.2 KiÓm tra mà hoá h-ớng đối t-ợng 92 4.3.2.1 Các điều kiện 92 4.3.2.2 T- liƯu kiĨm tra 92 4.3.2.3 Ph-ơng pháp thiết kế 93 4.3.2.4 Ph©n tÝch d÷ liƯu 93 4.3.3 Kiểm tra hiệu mà hoá với tốc độ bit thấp trung bình 94 4.3.2.1 Các điều kiện 95 4.3.2.2 T- liƯu kiĨm tra 95 4.3.2.3 Ph-ơng pháp thiết kế 95 4.3.2.4 Phân tích liệu 95 KÕt kuËn 96 lời cảm ơn 98 v Tài liệu tham khảo 99 Phô lôc 100 Danh mục Các từ viết tắt thuật ngữ Tên viết Tiếng Anh đầy đủ Tiếng Việt tắt AAC Advance Audio Coding Mà hoá âm tiên tiến BAB Binary Alpha Block Khối alpha nhị phân BBM Block Boudnary Mirroring Lấy đối xứng khối qua đ ờng biên vi BIFS BInary Format for Scene Định dạng nhị phân cho hình ảnh BM Block Matching Ph-ơng pháp đối sánh khèi CAE Context-based Arithmetic Coding M· ho¸ sè häc h-íng đối t-ợng CI Confidence Interval Khoảng đáng tin CIF Common Intermediate Fomat Định dạng trung gian DCT Discrete Cosin Transform Chuyển đổi Cosin rời rạc DIS Draft International Standard Dự thảo chuẩn quốc tế DPCM Differential Pulse Code Modulation Điều xung mà vi sai DSCQS Double Stimulus Continuous Quality Đánh giá chất l-ợng liên tục Scale dùng kích thích kép Double Stimulus Impairment Scale Ph-ơng pháp đánh giá chất DSIS l-ợng theo tỉ lệ giảm cấp dùng kích thích kép DSM Digital Storage Multimedia L- trữ số đa ph-ơng tiện FGS Fine Granularity Scalability Khả phân cấp theo chất l-ợng suy giảm GMC Global Motion Compensate Bù chuyển động toàn cục GOP Group Of Picture Nhóm ảnh HDTV Hi-Definition Television Truyền hình có độ phân giải cao HVS Human Visual System HƯ thèng nh×n cđa ng-êi IC Intergrated Circuirt Mạch tổ hợp ISO International Standard Orgnization Tổ chức tiªu chn qc tÕ ITU International Telecommunication Union HiƯp héi viễn thông quốc tế MB Macro Block Khối điểm ảnh lớn ME Moving Estimate Ước l-ợng chuyển động MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia ảnh vii ®éng MUX Mutiplex GhÐp kªnh MV Moving Vector Vector chun ®éng OMC Overlap Motion Compensation Bï chuyÓn ®éng chång lÊn QSIF Quarter Standard Image Fomat Định dạng 1/4 ảnh chuẩn RLC Run Length Coding Mà hoá có độ dài chạy SAD Sum of Absolute Difference Tỉng c¸c kh¸c biƯt tut ®èi SA-DCT Shape Adaptive Discrete Cosin DCT thÝch øng d¹ng Transform SC Sprite Coding M· ho¸ sprite SDSCE Simultaneous Double Stimulus for KÝch thÝch kÐp ®ång thêi cho Continuous Evaluation đánh giá liên tục SNR Signal-to-Noise Ratio Tỉ số tín hiƯu trªn nhiƠu Sprite A static sprite is a - possibly large - still Thuật ngữ ảnh tĩnh mô tả image, describing panoramic toàn cảnh phông nền- background sprite tĩnh SS Single Stimulus Kích thích đơn VLC Variable Length Coding Mà hoá có độ dài thay đổi VO Video Object Đối t-ợng Video VOL Video Object Layer Lớp đối t-ợng video VOP Video Object Plane Nhóm VO mặt phẳng viii Danh mục bảng STT Ch-ơng Trang Bảng 4.1 Đánh giá chất l-ợng ảnh chủ quan 86 Bảng 4.2 Thang chất l-ợng 11 cấp cho ph-ơng pháp SS 88 Bảng 4.3 Thang gi¶m cÊp møc dïng cho DSIS 89 B¶ng 4.4 VÝ dơ b¶ng cho ®iĨm dïng DSCQS 90 Bảng 4.5 Các điều kiện mà hoá dùng để kiểm tra mà hoá h-ớng đối t-ợng 93 Bảng 4.6 Các điều kiện mà hoá cho việc kiểm tra hiệu mà hoá 94 Danh mục hình vẽ ix Ch-ơng Trang Hình 2.1 Mô hình hệ thống nén video 15 H×nh 2.2 NÐn ¶nh (Intra Frame Compression) 16 H ình 2.3 Cấu tạo Macro Block .17 H×nh 2.4 BiÕn ®ỉi DCT hai chiỊu 20 Hình 2.5 L-ợng tử hóa cã träng sè 21 Hình 2.6: Bảng phân bố hệ số DCT 22 H×nh 2.7 Các bảng l-ợng tử cho tín hiệu chói tÝn hiƯu mµu theo chn JPEG .23 Hình 2.8 Quét zic-zag hệ số l-ợng tử hãa DCT 25 H×nh 2.9 Các hệ số DCT khối liệu sau mà hóa VLC 48 bit 26 Hình 2.10 Mô hình nén liên ảnh 26 Hình 2.11 Dự đoán bù chuyển ®éng mét chiỊu vµ hai chiỊu .29 Hình 2.12 Xác định vector chuyển động 31 Hình 2.13 Nén liên ảnh (ảnh dự đoán tr-ớc) 32 Hình 2.14 Vector chuyển động ảnh dự đoán hai chiỊu .32 H×nh 2.15 Bï chun ®éng hai chiÒu 33 Hình 2.16 Thứ tự khung video .34 H×nh 2.17 Mối quan hệ loại ảnh đoạn ảnh 37 Hình 2-18: Cấu trúc dòng d÷ liƯu MPEG1 38 Hình 2.19 Ví dụ khung hình ảnh- âm MPEG-4 41 H×nh 2.20 BiĨu ®å hƯ thèng cđa khung AV h×nh 2.19 42 90 chuỗi cặp ảnh cách đánh dấu vào bảng phân tỉ lệ theo chiều đứng Thang tỉ lệ đ-ợc in theo cặp t-ơng ứng với trình bày kép chuỗi kiểm tra trắc nghiệm Có mức đánh giá chia nh- bảng Từ đánh giá ( cho ảnh chuẩn ảnh cần đánh giá theo thang tỉ lệ đứng) cho trạng thái kiểm tra chuyển sang bảng cho diểm từ đến 100 Sự khác đánh giá trạng thái chuẩn ( tham chiếu) kiểm tra trắc nghiệm đ-ợc tính toán Cuối liệu thống kê nh- giá trị trung bình độ lệch tiêu chuẩn (SD) hay 95% CI ( Confidence Interval : khoảng đáng tin) đ-ợc tính RÊt tèt (Excellent) N-2 A B N-1 A B N A B N+1 A B N+2 A B Tèt ( Good) Khá ( Fair) Trung bình ( Poor) Kém ( Bad) Bảng 4.4 Ví dụ bảng cho điểm dùng DSCQS Các điểm số thu đ-ợc từ chuỗi kiểm tra trắc nghiệm khác phụ thuộc vào cách sử dụng t- liệu dùng để trắc nghiệm 4.2.4 Ph-ơng pháp kích thích kép đồng thời cho đánh giá liên tục ( Simultaneous Double Stimulus for Continuos Evaluation) Các ph-ơng pháp nêu dựa vào đánh giá chuỗi ngắn không thích hợp hoàn toàn cho tác động thay đổi theo thời gian gây mà hoá nội dung để tránh lỗi truyền dẫn ITU-R đ-a khuyến cáo ph-ơng pháp đánh giá chất l-ợng liên tục kích thích đơn ( Single Stimulus Continuos Quality Evaluation) để cải thiện theo h-ớng nêu Ph-ơng pháp dựa sở chuỗi 91 dài lên tới vài phút Các chuyên gia đánh giá chất l-ợng chuỗi ảnh cách liên tục xem Đánh giá cách dùng tr-ợt : Vị trí tr-ợt quy đổi điểm cho chất l-ợng Tuy nhiên ph-ơng pháp hiệu theo dõi chất l-ợng chuỗi d-ới trạng thái quan sát bình th-ờng, không đủ để đánh giá tính trung thực chuỗi Ví dụ sử dụng mà hoá h-ớng đối t-ợng xảy tr-ờng hợp đối t-ợng không đ-ợc nâng cấp lỗi đ-ờng truyền, có đ-ợc hiểu suy giảm kiểm tra so sánh trực tiếp với chuẩn thích hợp (Chuỗi giải mà không lỗi hay nguồn chuẩn) Các chuyên gia MPEG thay đổi SSCDE thành SDSCE để áp dụng cho kiểm tra thiết bị MPEG-4 môi tr-ờng gây lỗi cao Trong ph-ơng pháp SDSQE chuyên gia đánh giá quan sát hai chuỗi thời điểm: chuỗi ảnh chuẩn chuỗi ảnh cần kiểm tra đánh giá khác chuỗi ảnh cách dịch chuyển tr-ợt hay thiết bị cầm tay Sau thực phân tích thống kê đa b-ớc: B-ớc1: Tính toán giá trị trung bình độ lệch tiêu chuẩn cho điểm cho nhà quan sát ( thời điểm thu đ-ợc kết cho điểm) B-ớc 2: Các giá trị trung bình độ lệch tiêu chuẩn tính b-ớc đ-ợc tính theo giây.Kết tạo đồ thị theo thời gian B-ớc 3: Xác định phân bố thống kê giá trị trung bình tần suất xuất chúng Việc tính toán dựa vào chia tỉ lệ tính toán theo số b-ớc phù hợp B-ớc 4: Đặc tính gây khó chịu chung đ-ợc tính tập hợp tần suất tính Khoảng đáng tin (CI) đ-ợc tÝnh 4.3 Mét sè kiĨm tra tr¾c nghiƯm vỊ chÊt luợng 4.3.1 Các yêu cầu thực kiểm tra 1/ Lựa chọn t- liệu dành cho kiểm tra trắc nghiệm: T- liệu thích hợp đ-ợc chọn theo chuỗi ảnh có khả giới thiệu ứng dụng hay chức công cụ Thêm vào lựa chọn t- liệu cần đánh giá cẩn trọng đảm bảo t- liệu đà mà hoá đáp ứng dải rộng chất l-ợng 92 MPEG có th- viện chuỗi Video audio đ-ợc lựa chọn dựa giói hạn cấu trúc nôi dung Về mặt giới hạn chuỗi với mức chi tiết khác nhau: từ Video phone tới hình ảnh thể thao tốc độ cao Về mặt cấu trúc hình ảnh Chuỗi phân đoạn, chuỗi sở khung truyền thống chuỗi ảnh xanh da trời dễ dàng phân đoạn 2/ Lựa chọn chuyên gia đánh giá: Số l-ợng ng-ời đ-ợc chọn để đánh giá chất l-ợng hình ảnh lớn 15 [BT.500, P.910] (những ng-ời không chuyên nghiệp) Các chuyên gia chuyên nghiệp chọn số l-ợng th-ờng để đánh giá tín hiệu chất l-ợng cao Để đ-ợc chọn chuyên gia cần qua kiểm tra khả nhìn bảng Monoeye Optometric khả phân biệt màu sắc 3/ Sắp xếp cho vị trí kiểm tra: Dựa vào khuyến cáo ITU ( ITU-R BT.500) đặt môi tr-ờng cho kiểm tra trắc nghiệm Có nghĩa xác định điều kiện quan sát: Độ chói, độ sáng, độ t-ơng phản hình kiểm tra, khoảng cách quan sát, độ chói màu sắc phông độ chiếu sáng phòng 4.3.2 Kiểm tra mà hoá h-ớng đối t-ợng Đối với MPEG-4 mà hoá chuỗi video tổ hợp đối t-ợng nên yêu cầu mà hóa không kết cấu mà thông tin vê hình dạng Đánh giá chất l-ợng mà hoá độc lập đối t-ợng cần thiết 4.3.2.1 Các điều kiện Bảng đ-a điều kiện mà hóa cho đánh giá việc mà hoà h-ớng đối t-ợng Phía mà ho¸ cã thĨ lùa chän c¸ch m· ho¸ tèt nhÊt, cấu trúc VOP MPEG-4 là: mà hoá nội áp dụng cho ảnh I đầu tiên, ảnh B ( M=1) 4.3.2.2 T- liƯu kiĨm tra Cã hai chuỗi ảnh đ-ợc sử dụng -Một chuỗi có giới hạn gồm có chuyển động nhanh chi tiết không gian đáng kể ( Tốc dộ bit 521kbps đến 1.15Mbps) -Chuỗi chứa ảnh giới hạn dùng dải tốc độ bít thấp : 256k348k 93 Tốc độ bit thấp Chuỗi ảnh (Sequences) Độ phân Tèc ®é bit cao News, Children, Coastguard Singer, Dancer, Stefan giải CIF CIF (Réolution) Tốc độ bit (Bit Rate) Tốc ®é khung 256 kbit/s vµo 10Hz 384 kbit/s 10 Hz 512 768 1.15 kbit/s kbit/s Mbit/s 25 Hz 25 Hz 25 Hz ChØ ChØ VOP VOP (Input Frame rate) Chu kỳ I (I-period) Chỉ VOP đầu Chỉ tiên VOP Chỉ VOP đầu tiên Chu kú P (P-period) M=1 M=1 M=1 M=1 M=1 §iỊu khiĨn tèc ®é MPEG-4 MPEG-4 MPEG- MPEG- MPEG- 4 Bảng 4.5 Các điều kiện mà hoá dùng để kiểm tra mà hoá h-ớng đối t-ợng 4.3.2.3 Ph-ơng pháp thiết kế Dùng ph-ơng pháp DSIS Thiết kế phòng quan sát theo ITU-R: Màn hình kiểm tra 19inch, quan sát viên ngồi khoảng cách lần chiều cao hình Nhóm quan sát viên có ng-ời Khi tiến hành kiểm tra chia thành hai phần theo phân chia tốc độ 256kbit/s, 384kbps, 512 kbps, 760kbps, 1,15Mbps 4.3.2.4 Phân tích liệu Tính toán độ lệch tiêu chuẩn 95% CI 4.3.3 Kiểm tra hiệu mà hoá với tốc độ bit thấp trung bình Mục đích kiểm tra để so sánh hiệu mà với MPEG-1 MPEG-2 94 4.3.2.1 Các điều kiện Việc kiểm tra đ-ợc tiến hành nhằm so s¸nh hiƯu m· cđa bé m· ho¸ MPEG-4 víi tất công cụ mẫu (VM) với mà hoá MPEG-1 điều kiện xác định bảng Trong bảng xác định cấu trúc VOP : - N tham số thị số VOP I-VOP - M tham số thị số VOP P-VOP - Tốc độ bit thấp 40 đến 256kbps; trung bình 384kbps đến 768kbps Tốc độ bit thấp Chuỗi Tốc độ bit trung bình ảnh Carphone, Foreman, Coastguard Dancer, Stefan, Table Tennis (Sequences) Độ phân giải QCIF CIF CIF (RÐolution) Tèc ®é bit 40 64 128 256 (Bit Rate) kbps kbps kbps 7.5Hz 7.5Hz 10 Hz 25 Hz Chu kú I (I- ChØ ChØ ChØ ChØ ChØ VOP Chỉ VOP Chỉ period) VOP VOP VOP VOP đầu đầu đầu tiên tiên tiên M=1 M=1 Tèc kbps ®é 7.5Hz khung 384 kbps 768 kbps 1.15 Mbps 25 Hz 25 Hz vµo (Input Frame rate) Chu kỳ P (P- M=1 M=1 đầu tiên M=1 M=1 period) Bảng 4.6 Các điều kiện mà hoá cho việc kiểm tra hiệu mà hoá 4.3.2.2 T- liệu kiểm tra Có hai chuỗi ảnh đ-ợc sử dụng bảng VOP M=1 95 - Một chuỗi tốc độ bit cao - Chuỗi có tốc độ bit thấp Các chuỗi video giải mà dạng CIF/QCIF đ-ợc lấy mẫu lên thành dạng khung ITUR BT.601 4.3.2.3 Ph-ơng pháp thiết kế Dùng ph-ơng pháp SS Các trạng thái, điều kiện quan sát phù hợp với khuyến cáo ITU-R BT.500 4.3.2.4 Phân tích liệu Tính toán giá trị trung bình 95% CI 96 Kết luận Kết đạt đ-ợc Luận văn đà giới thiệu đ-ợc số công cụ xử lý hình ảnh tự nhiên MPEG4 nh- ph-ơng pháp đánh giá chất l-ợng hình ảnh qua khâu xử lý Trong MPEG4 công cụ xử lý hình ảnh đ-ợc đ-a nhằm tối -u hoá đ-ờng truyền, khả l-u trữ nh- nhu cầu chất l-ợng hình ảnh ng-ời sử dụng, nhà cung cấp dịch vụ mạng truyền dẫn thông tin Các công cụ xử lý hình ảnh chuẩn MPEG4 việc giúp cải thiện hiệu nén tín hiệu đ-a công cụ mà hoá giúp truyền dẫn liệu mạng IP, đáp ứng nhu cầu hình ảnh nh- truyền dẫn môi tr-ờng dễ gây lỗi Tính MPEG - có yếu tố: chọn t-ơng thích khối 16x16 hay khối 8x8 để so sánh khối 16/16 thời bù chuyển động chồng lấn với khối chói, bù chuyển động 1/4 điểm ảnh, bù chuyển động toàn cục, chế độ trực tiếp dự đoán hai chiều Thuật toán cho việc bù chuyển động sử dụng vector chuyển động với việc tăng độ phân giải 1/4 điểm ảnh thay cho 1/2 pel điểm ảnh đ-ợc sử dụng tiêu chuẩn tr-ớc nh- H 261, H263, MPEG-1 Video MPEG-2 Video Điều cho phép cải thiện dự đoán giảm thiểu dự đoán lỗi MPEG-4 cung cấp thêm vài chức năng: Mà hoá tuỳ ý định dạng, đối t-ợng Mà hoá video có phân cấp có tiềm đ-ợc ứng dụng phong phú, thông tin di động, hệ thống truyền dẫn phân cấp Nó lớp tín hiệu sở, đặc biệt việc chống lỗi kênh truyền cách sử dụng mà sửa lỗi từ dòng bit sở Chẳng hạn, với ứng dụng video server, mà hoá phân cấp cho phép ng-ời sử dụng truy cập với tốc độ bit khác Trong truyền dẫn không dây mạng, tiêu chuẩn MPEG-4 Visual đà có công cụ Error- Resilience coding Việc đánh giá hiệu nén liệu, yêu cầu chất l-ợng hình ảnh thiết bị theo chuẩn MPEG-4 cấp thiết Luận văn đà cố gắng đ-a thuật toán đánh giá chung: dựa vào giải mà mẫu khôi phục hình ảnh đà qua xử lý từ đ-a yêu cầu hệ thống xử lý hình ảnh theo chuẩn MPEG-4 97 H-íng nghiªn cøu tiÕp theo cđa ln văn - Xây dựng mô hình để đánh giá chất l-ợng hình ảnh theo xử lý MPEG-4 h-ớng nghiên cứu luận văn Mô hình xây dựng theo h-ớng tạo thiết bị chuẩn để đánh giá hiệu công cụ mà hoá nh-: mà hoá VOP, mà hoá phân cấp theo chất l-ợng, mà hoá để truyền môi tr-ờng dễ gây lỗi, - Nghiên cứu phần mềm mô công cụ tạo dòng liệu MPEG tiêu chuẩn phần cứng cho phép nâng cao tốc độ xử lý để ứng dụng multimedia với yêu cầu thực tế - Trên sở công cụ MPEG-4 đ-a ứng dụng h-ớng thực tế mà luận văn cần quan tâm Khả xử lý đối t-ợng hình ảnh có hình dạng mạnh cần khai thác để tăng hiệu nén, cho phép ng-ời sử dụng tái tạo, tổng hợp hình ảnh cho trình trình bày cách sống động - Triển vọng truyền hình chất l-ợng cao mạng IP, tổng hợp đối t-ợng nghe nhìn không gian chiều, t-ơng tác giới ảo, ứng dụng cho điện thoại di động đà trở thành thực với công cụ xử lý hình ảnh âm chuẩn MPEG-4 98 Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Thế Truyện đà h-ớng dẫn khoa học nhiệt tình để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm SĐH, Khoa Điện tử Viễn thông đà tạo cho em hội tiếp xúc với kiến thức khoa học tiên tiến, giúp em trang bị kiến thức phục vụ cho nhiệm vụ chuyên môn Em cảm ơn động viên, hỗ trợ đồng nghiệp bạn thời gian làm luận văn Do thời gian có hạn nh- hạn chế trình độ lý luận khoa học chắn luận văn có nhiều sai sót, em mong thầy, cô bạn đóng góp để luận văn hoàn thiện 99 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Kim Sách ,"Truyền hình số có nén vµ Multimedia", NXB Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ néi, 2000 [2] Brandy, N and F.Bossen " Shape Compression of Moving Objects Using Context-Base Arithmetic Encoding" 5/2000 [3] Fukunaga, S,I., Moccagatta, Y Nakaya and S-H (EDS) MPEG-4 Video Verification Model 12.2, Seoul MPEG meeting 3/1999 [4] ISO/IEC 14496-4: 2001 Coding of Audio-Visual Objects, Part 2: Visual, 2nd Edition 2001 [MPEG4-2] [5] ISO/IEC 14496-4: 2001 Coding of Audio-Visual Objects, Part 4: Comformance Testing, 2nd Edition 2001 [6] MPEG Test Results Subjective Assessment of Responses to Video Call for News Tools to Futher Improve Coding Efficiency.Doc.ISO/MPEG N4454, Pattaya MPEG meeting, December 2001 [7] Yao,W.,S.Wenger, W.Jintao and A.K.Katssaggelos " Error Resilient video Coding Techniques" IEEE Signal Processing Magazine 2000 [8] www.mp4if.org (MPEG-4 Industry Forum) 100 PHơ LơC Mét sè lo¹i m· dïng hệ thống nén Mà RLC (Run-length coding) Ph-ơng pháp nén đà đ-ợc xây dựng sở sử dụng số lần lặp điểm ảnh, ph-ơng pháp đ-ợc gọi RLC RLC tách chuỗi giá trị giống biểu diễn nh- tổng Khi giÃn giá trị tạo lại số lần biểu diễn tổng Kỹ thuật áp dụng cho chuỗi ký hiệu tuyến tính Do đó, áp dụng cho số liệu ảnh hai chiều, hình ảnh đ-ợc tách thành chuỗi dòng quét Có hai cách để mà hóa RLC: ã Tạo từ mà cho độ dài chạy kết hợp với ký hiệu nguồn (ví dụ hình 1) ảnh số RLC $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 30$ $$$$$$$$$$$$$$^^^$$$$$$$$$$$$$ 14$2^13$ ^^^^$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 4^26$ $$$$$$$$$$$$$$$$$^^^^^^^^^$$$$ 17$9^4$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 30$ Hình ã Sử dụng số độ dài chạy vµ mét ký hiƯu ngn nÕu nh- ký hiƯu ngn số hay ký tự đặc biệt để cho ký hiệu nguồn ảnh sè RLC 000001111100000000000000000000 4w5b17 000000111110000000000000000000 5w5b16 000000011111000000000000000000 6w5b15 000000001111100000000000000000 7w5b14 000000000111110000000000000000 8w5b13 Hình 101 Kỹ thuật RLC đ-ợc dùng cho hệ số l-ợng tử hóa tốt dùng trực tiếp cho số liệu ảnh Một loại cải biên mà RLC mà có độ dài thay ®ỉi VLC (Variable Length Code) dïng ®Ĩ biĨu diƠn c¸c giá trị symbol nh- độ dài chạy Cách thực tính phân bố xác suất độ dài chạy giá trị ký hiệu Đây kết hợp RLC với mà hóa thống kê RLC đ-ợc dùng kết hợp với kỹ thuật khác nh- chuẩn nén JPEG, MPEG cho kết nén tốt RLC đ-ợc dùng cho hệ số l-ợng tử hóa tốt dùng trực tiếp cho số liƯu ¶nh M· Shannon - Fano Theo lý thut thông tin Shannon tỷ lệ nén tốt mà đạt đ-ợc entropy nguồn Shannon Fano đà tìm ph-ơng pháp nén mà dựa xác suất xuất ký hiệu nguồn bên l-ợng thông tin Về ph-ơng pháp sử dụng từ mà có độ dài thay đổi để mà hóa ký hiệu nguồn thông qua xác suất chúng Với ký hiệu có xác suất xuất lớn từ mà dùng để mà hóa chúng ngắn Các b-ớc mà Shannon - Fano a) B-ớc 1: Sắp xÕp c¸c ký hiƯu ngn víi x¸c st xt hiƯn chúng theo thứ tự giảm dần b) B-ớc 2: Chia tập đà xếp thành phần cho tỉng x¸c st xt hiƯn cđa c¸c ký hiƯu ë phần xấp xỉ c) B-ớc 3: Mà sử dụng bit để mà hóa cho ký hiệu phần bit mà hóa cho ký hiƯu phÇn d) B-íc 4: Quay trë lại b-ớc tiếp tục làm phần chia lại ký hiệu Ph-ơng pháp Shannon - Fano ph-ơng pháp nén thành công với độ dài trung bình từ mà CL đạt đ-ợc khoảng H