Based on research on the models, we propose a promotion of Advanced Hybrid Image Codec (AHIC), which has a rather simple structure, high rate of compression and rather good quality of co[r]
(1)TÔp chẵ Tin hồc v iÃu khin håc, T.28, S.3 (2012), 217233
NGHIN CÙU CI TIN CHT L×ĐNG NN NH TRONG LCD NGUYN HÚU TI1, NGUYN TH HONG LAN2
1Khoa Cổng nghằ Thổng tin, Ôi hồc Khoa hồc Huá 2Ôi hồc BĂch khoa H Nởi, Vi»n CNTT & TT
Tóm tắt. Trong b i b¡o ny, chúng tổi trẳnh by nghiản cựu và k thuêt n²n £nh ùng döng h» thèng overdrive cõa c¡c thiát b mn hẳnh tinh th lọng (LCD) Overdrive LCD l hằ thống khưc phửc hiằn tữủng hẳnh Ênh chuyn ởng b mớ hin th trản LCD Ơy l vĐn à ang ữủc quan tƠm nghiản cựu nhỳng nôm gƯn Ơy CĂc mổ hẳnh nn Ênh LCD  ữủc à xuĐt bi nhiÃu tĂc giÊ khĂc Trản cỡ s nghiản cựu cĂc mổ hẳnh, chúng tổi à xuĐt mởt cÊi tián cừa mổ hẳnh Advanced Hybrid Image Codec (AHIC) vèn l mët mỉ h¼nh câ cĐu trúc ỡn giÊn lÔi cho t số nn cao v chĐt lữủng Ênh nn khĂ tốt Mổ hẳnh cÊi tián ữủc gồi tản l Mean-Adaptive Image Coding (MAIC), cõ khÊ nông thẵch nghi cao nhơm giÊm tĂc ởng cừa nhiạu, loÔi bọ ữủc hiằu ựng nhiạu khối (blocking effect) m AHIC mưc phÊi Kát quÊ thỷ nghiằm trản 20 chuội khung hẳnh chuyản dửng lắnh vỹc xỷ lỵ video ữủc chồn lồc ngău nghiản cho thĐy, MAIC  loÔi bọ ữủc hon ton hiằn tữủng nhiạu khối, l loÔi nhiạu m mưt ngữới rĐt nhÔy cÊm quan sĂt trản chuội khung hẳnh chuyn ởng, giúp hằ thống Overdrive hoÔt ởng chuân xĂc hỡn mang lÔi hẳnh Ênh chĐt lữủng cao cho LCD
Abstract.In this paper, we present a research on image compression technique in overdrive system of liquid crystal displays (LCD) The overdrive in LCD is a technique to reduce the response time of LCD, to remove drawback of motion blur caused by the slow response of liquid crystals This problem has been studied in recent years Image compression models in LCD are suggested in this paper Based on research on the models, we propose a promotion of Advanced Hybrid Image Codec (AHIC), which has a rather simple structure, high rate of compression and rather good quality of compressed image The promotion models is called Mean-Adaptive Image Coding (MAIC) It has high adaptive ability, so it can reduce effect of noise Furthermore, it can remove blocking effect which has much in AHIC To evaluate the proposed MAIC models, we use 20 test image sequences with different features This is the set of dedicated image, which is used for evaluation in image or video processing Experimental results show that MAIC completely remove blocking effect error This is a kind of error which is sensitive to human visual system, especially when watching motion image sequences Due to these improvements, MAIC can bring exact activity for Overdrive system and lead to enhancing image quality in LCD
(2)218 NGUYN HÚU TI, NGUYN THÀ HONG LAN
1 GIẻI THIU
Ngy nay, mn hẳnh tinh th lọng LCD (Liquid Crystal Displays)  tr nản rĐt phờ bián trản th trữớng thiát b giÊi trẵ gia dửng cụng nhữ cổng nghiằp Tuy nhiản, im yáu cừa LCD l hiằn tữủng hin th khổng ró nt ối vợi cĂc cÊnh chuyn ởng, ữủc gồi l hiằu ựng motion-blur, ữủc minh hồa qua hẳnh 1.1 Nguyản nhƠn l cĂc phƯn tỷ tinh th lọng Ăp ựng lÔi sỹ thay ời sĂng chuyn ời tứ khung hẳnh trữợc õ sang khung hẳnh hiằn thới vợi mởt tốc chêm (slow response) Ăp ựng cừa cĂc phƯn tỷ tinh th nhơm khc phưc hi»n t÷đng motion-blur, ng÷íi ta ¡p dưng k thuêt chẵnh: K thuêt thự nhĐt l tông tƯn xuĐt khung hẳnh (high frame rate technology) bơng cĂch chn khung hẳnh thúc ây (boosting frame) vo giỳa nhơm Ăp ựng tÔo hẳnh Ênh chuyn ởng mữủt v sưc nt, ữủc th hiằn qua hẳnh 1.2 [7]; K thuêt thự cõ tản gồi l overdrive, ữủc th hiằn qua hẳnh 1.3, sỷ dửng cỡ ch¸ mð rëng sü thay êi gi¡ trà ë s¡ng K thuêt overdrive  ữủc Oura Nakanishi v cĂc çng nghi»p ph¡t triºn Nâ häi ph£i bi¸t gi¡ trà ë s¡ng cõa cịng mët iºm £nh tr¶n khung hẳnh: khung hẳnh trữợc õ (previous frame) v khung hẳnh hiằn tÔi (current frame), tứ õ ữa gi¡ trà mð rëng (hi»u ch¿nh) thæng qua mët b£ng tra ữủc thiát lêp sđn (lookup table)
Hẳnh 1.1 Minh hồa hiằn tữủng Motion-Blur trản LCD
Hẳnh 1.2 Minh hồa cỡ chá tông tƯng xuĐt khung hẳnh (high frame rate technology) LCD [7]
H¼nh 1.4 mỉ tÊ sỡ ỗ mởt hằ thống Overdriver, õ khối frame memory dũng lữu trỳ khung hẳnh nhơm cung c§p thỉng tin phưc vư cho khèi Overdrive
(3)NGHIN CÙU CI TIN CHT L×ĐNG NN NH TRONG LCD 219
Hẳnh 1.3 Minh hồa cỡ chá Overdrive LCD
Hẳnh 1.4 Sỡ ỗ hằ thống Overdrive
th nh cõa h» thèng overdrive t«ng theo º giÊm kẵch thữợc frame memory, nhơm giÊm giĂ thnh sÊn phâm ngữới ta tẵch hủp bở phên nn (frame encoder) v giÊi nn (frame decoder) khung hẳnh nhữ hẳnh 1.5 Mởt k thuêt nn muốn ữủc Ăp dửng trản h» thèng overdrive cho LCD ph£i £m b£o hai y¸u tố: Thự nhĐt, t lằ nn cao song phÊi ẵt mĐt mĂt thổng tin, nhơm Êm bÊo hoÔt ởng chẵnh x¡c cõa h» thèng overdrive; Thù hai, mỉ h¼nh n²n phÊi cõ tẵnh giÊn tiằn vợi di tứ m cố nh (Fixed Word Length Compression) thẳ chúng s ữủc thỹc hiằn trản phƯn cựng mởt cĂch ỡn giÊn nản cho chi phẵ thĐp
(4)220 NGUYN HÚU TI, NGUYN THÀ HONG LAN
H¼nh 1.5 Sì ç h» thèng Overdrive câ sû dưng kÿ thuªt n²n Ênh
nn cao v chĐt lữủng Ênh nn khĂ tốt Ká thứa v phĂt trin mổ hẳnh AHIC cừa hai tĂc giÊ trản, chúng tổi nghiản cựu à xuĐt mổ hẳnh Mean-Adaptive Image Coding (MAIC), nhơm loÔi trứ hiằn tữủng nhiạu khối (blocking effect) trản thnh phƯn chõi cừa Ênh, giúp cÊi thiằn hỡn nỳa chĐt lữủng Ênh nn so sĂnh vợi AHIC Qua cĂc kát quÊ thỹc nghiằm cho thĐy MAIC  cho chĐt lữủng Ênh nn cao hỡn, trung bẳnh vo khoÊng 1.34dB náu ch xt trản thnh phƯn Ênh chõi (cỏn ữủc gồi l Y/luma component), hay 0.45dB náu xt trản Ênh mu RGB CĂc phƯn dữợi Ơy chúng tổi s trẳnh by chi tiát cĂc nghiản cựu
2 Mặ HNH AHIC
Sỡ ỗ khối cho AHIC Encoder v AHIC Decoder ÷đc · xu§t bði Wang v Chong ÷đc mỉ t£ qua h¼nh 2.6 v h¼nh 2.7 [6] Trong â AQC l mởt bở m hõa lữủng tỷ thẵch nghi (Adaptive Quantization Coding ) [4] ữủc th hiằn qua hẳnh 2.8 Thỉng tin chi ti¸t hìn v· AQC câ thº tham khÊo [10]
Hẳnh 2.6 Sỡ ỗ bở nn cõa AHIC (AHIC Encoder)
(5)NGHIN CÙU CI TIN CHT L×ĐNG NN NH TRONG LCD 221
Hẳnh 2.7 Sỡ ỗ bở giÊi nn cừa AHIC (AHIC Decoder)
Hẳnh 2.8 Sỡ ỗ bở lữủng tỷ hõa AQC sau:
(1) º £m b£o têng sè bit Ưu khổng vữủt quĂ 512 bit, giĂ tr Min cõ dung lữủng 64 bit phÊi ữủc m hõa bi AQC giÊm dung lữủng cỏn lÔi 37 bit Sau õ chúng s ữủc giÊi m bi AQC Thổng thữớng thẳ giĂ tr Min khổi phửc lÔi s sai lằch so vợi giĂ tr ban Ưu, sỹ sai lằch ny s tĂc ởng ỗng thới lản 16 giĂ tr khối, v tÔo hiằu ựng Blocking giĂ tr giÊi m Min ữủc sỷ dửng giÊi m cho 4x4 giĂ tr im Ênh  ữủc m hõa trữợc õ phử thuởc vo Min
(2) Khi Ênh cõ nhiạu, c biằt vợi loÔi nhiạu muối tiảu (salt & pepper noise), gi¡ trà Min cõa block 4x4 s b tĂc ởng Vợi giĂ tr Min  b tĂc ởng bi nhiạu, nõ cõ khuynh hữợng lm cho khoÊng chảnh lằch (diff) lợn lản, dăn án khoÊng lữủng hõa (Qstep) cụng lợn theo v hằ quÊ l giĂ tr Min ữủc m hõa vợi sai số lợn Vẳ vêy giÊi m 32x4 giĂ tr khối s xuĐt hiằn sai số lợn (nhữ ¢ tr¼nh b y mưc (1))
º hiºu rã hỡn vĐn à xem xt qua mởt vẵ dư sau:
V½ dư X²t mët vịng £nh chõi (Y-component) Ưu vo vợi kẵch thữợc 32x4 nhữ h¼nh sau:
(6)222 NGUYN HÚU TI, NGUYN THÀ HONG LAN
£nh câ sü xu§t hi»n cừa mởt im en Dữợi gõc xỷ lỵ tẵn hi»u £nh, iºm £nh m u en xu§t hi»n vịng Ênh trản cõ th l kát quÊ tĂc ởng cừa nhiạu, hay cỏn ữủc gồi l im nhiạu
Ma số biu diạn cho Ênh trản l:
M hâa block tr¶n bði AQC encoder 3bit/value s³ thu ÷đc c¡c gi¡ trà dú li»u ÷đc m¢ hâa cho c¡c iºm £nh còng gi¡ trà Min v Qstep cõa chóng
Coded data cho block:
0 6 6 6 7 7
0 6 6 6 7 7 (a) 6 6 6 7
0 6 6 6 7 7 V gi¡ trà Min i k±m:
193 201 209 217 225 233 241 (b)
Còng gi¡ trà Qstep: 1 1 1 32
8 giĂ tr Min (b) cƯn ữủc nn lÔi 37 bẵt bi bở m hõa AQC encoder 3bit/value Chúng ta thĐy náu ch xt giĂ tr ¦u l 193 201 209 217 225 233 241, th¼ Diff = Max-Min = 241-193 = 48 Song sü xu§t hi»n cõa gi¡ trà thù câ gi¡ trà 0, cụng chẵnh l giĂ tr nhiạu xuĐt hiằn block thự 8,  lm cho giĂ tr Diff xt trản giĂ tr Min lúc ny thay ời mÔnh
Diff = Max Min = 241 = 241 ÷a án giĂ tr bữợc lữủng tỷ l:
Qstep = round [ Diff / 7] = 34
Gi¡ trà ny vữủt quĂ khÊ nông biu diạn 5bit (tứ án 32 vẳ vêy kát quÊ nõ cƯn ữủc ct th nh 32 L÷đng tû hâa gi¡ trà Min trản vợi Qstep = 32 thu ữủc coded data cho gi¡ trà Min l :
Coded data:
6 7 7 (c)
Gi£i m¢ c¡c gi¡ trà ð (c) ta khỉi phửc lÔi gƯn úng giĂ tr Min ban Ưu:
192 192 224 224 224 224 224 (d)
Vợi sai số m hõa cĂc giĂ tr Min l :
-1 -9 15 -1 -9 -17 (e)
Sai sè n y câ thº nâi l rĐt lợn sỹ tĂc ởng cừa giĂ tr Min thù l 0, m cơng ch½nh l gi¡ trà nhiạu tĂc ởng lản Ênh, giĂ tr ny  ko giĂ tr Diff lản 241, ữa án bữợc lữủng tỷ hõa Qstep = 34, gƠy sai số lợn nhĐt lản án 1/2Qstep = 17
Theo sỡ ỗ AHIC chóng ta bc ph£i sû dưng gi¡ trà Min khổi phửc ữủc (d) giÊi m cĂc giĂ tr  ữủc m hõa (a) Kát quÊ khổi phửc lÔi ữủc block 4x4 Ưu vo vợi giĂ tr nhữ sau:
(7)NGHIN CÙU CI TIN CHT L×ĐNG NN NH TRONG LCD 223
Sai sè m¢ hâa block s³ l :
nh khỉi phưc cho th nh ph¦n Y
Khi loÔi bọ im nhiạu mu en Ênh Ưu vo bi giĂ tr trung bẳnh cừa cĂc im lƠn cên, kát quÊ quĂ trẳnh m hõa s cho Ênh khổi phửc giống hon ton vợi Ênh Ưu vo Hay nõi cĂch khĂc lúc ny quĂ trẳnh m hõa khổng b sai số
Khi loÔi bọ im nhiạu m u en ð £nh ¦u v o bði gi¡ trà trung bẳnh cừa cĂc im lƠn cên, kát quÊ quĂ trẳnh m hâa s³ cho £nh khỉi phưc gièng ho n ton vợi Ênh Ưu vo Hay nõi cĂch khĂc lúc ny quĂ trẳnh m hõa khổng b sai số
Nhên xt Ró rng l sai số viằc m hâa gi¡ trà Min cõa block sau â ¢ tĂc ởng trỹc tiáp lản ỗng loÔt 16 giĂ tr cõa block T¡c ëng k²p cõa sai sè l÷đng hâa c¡c iºm £nh v sai sè l÷đng hâa cĂc giĂ tr Min  khián cho sai số m hõa Ênh tông vồt, v tÔo hiằu ựng khối trản Ênh m cõ th nhẳn thĐy qua Ênh khổi phửc
Nhơm khưc phửc nhữủc im cừa AHIC nƠng cao hỡn nỳa chĐt lữủng Ênh nn, chúng tổi  nghiản cựu v à xuĐt mổ hẳnh mợi MAIC
3 XUT Mặ HNH MẻI 3.1 Mean Adaptive Image Coding (MAIC)
Tr¶n cì sð AHIC cõa Jun Wang v Jong-Wha Chong, chóng tỉi · xuĐt MAIC ữủc th hiằn qua cĂc sỡ ỗ ữủc trẳnh by trản hẳnh 3.9 v hẳnh 3.10 Cõ ba im khĂc biằt cừa mổ hẳnh mợi MAIC so vợi mổ hẳnh AHIC nhữ sau: Thự nhĐt, thay vẳ dũng giĂ tr Min Max l nhỳng giĂ tr thữớng thiáu ên ành d¹ bà t¡c ëng bði nhi¹u, chóng tỉi dịng gi¡ trà trung b¼nh (mean) l gi¡ trà câ t½nh ên ành cao hìn t½n hi»u £nh, nõ ẵt b tĂc ởng bi nhiạu Thự hai, chúng tổi thỹc hiằn trứ giĂ tr tẵn hiằu Ưu vo bi giĂ tr trung bẳnh  giÊi m (mean decoded) thu ữủc tẵn hiằu "zero mean" trữợc ữủc lữủng tỷ hõa vợi 3bit/giĂ tr, bơng ữớng ny, s trĂnh ữủc hiằu ựng lội kp giÊi m cĂc giĂ tr im Ênh, vốn l nguyản nhƠn gƠy nhiạu khối m mổ hẳnh AHIC mưc phÊi Thự ba, l chóng tỉi sû dưng bë l÷đng tû hâa MUQ (Midrise Uniform Quantizer) thay vẳ sỷ dửng AQC nhữ AHIC 3.2 Midrise Uniform Quantizer