Điểm lấy mẫu của tín hiệu màu đỏ CR Điểm lấy mẫu của tín hiệu màulam C
2.3.Nén tín hiệu truyền hình số
2.3.1. Sự cần thiết phải nén tín hiệu
Trong tất cả các dạng tín hiệu thì tín hiệu truyền hình chiếm dải tần lớn nhất cho một kênh thông tin. Trong studio, truyền tín hiệu bằng cáp, rắc nối chất lượng cao và với khoảng cách ngắn có thể thực hiện mà không cần nén. Song sẽ rất khó khăn, thậm chí không thể thực hiện được việc truyền dẫn tín hiệu video số qua vệ tinh với độ rộng dải tần một kênh là 27 MHz hoặc qua hệ thống truyền hình quảng bá trên mặt đất với tiêu chuẩn 7 đến 8 Mhz cho một kênh tiêu chuẩn. Do đó nén tín hiệu video là một công đoạn không thể thiếu để khắc phục được những khó khăn trên.
Nén là một quá trình trong đó, lượng số liệu biểu diễn lượng thông tin của một ảnh hoặc nhiều ảnh được giảm bớt bằng cách loại bỏ những dữ liệu dư thừa trong tín hiệu video. Mà việc khôi phục ảnh ban đầu là hoàn toàn có thể thực hiện được.
Xử lí tín hiệu audio - video số có ưu điểm là chất lượng cao về hình ảnh và âm thanh. Nhưng nhược điểm là nó thực hiện một số lượng lớn các file dữ liệu trong ghi, tính toán và các ứng dụng truyền dẫn, tốc độ bít của tín hiệu video sau khi số hoá là rất cao.Với tốc độ bít cao và băng thông rộng, nếu không thực thi
quá trình nén tín hiệu video số thì sẽ không thích hợp cho các ứng dụng xử lí ảnh với giá thành thấp, chất lượng cao. Giải pháp nén sẽ cho phép người sử dụng lựa chọn một trong các phạm vi thay đổi các thông số lấy mẫu và các tỉ số nén, các liên kết thích hợp nhất cho các mục đích sử dụng. Việc nén tín hiệu sẽ cho phép thay thế tất cả các giải pháp tương tự về tốc độ dòng, mành để thay thế cho tất cả các hệ SECAM, NTSC, PAL bằng HDTV băng rộng.
Mặt khác, tín hiệu hình ảnh có những tính chất đặc biệt như sự trùng lặp ảnh, nền, khả măng dự báo trước... được gọi là những thông tin dư thừa mà nếu không truyền nó đi, bên thu vẫn khôi phục được ảnh. Do đó, phải loại bỏ những thông tin dư thừa này đi. Nhờ đó mà làm giảm được tốc độ bít, tức giảm băng thông tín hiệu truyền hình số .
2.3.2.Các loại dư thừa dữ liệu
Dư thừa mã
Nếu như các tín hiệu video được mã hoá bằng các kí hiệu nhiều hơn cần thiết thì kết quả có độ dư thừa mã. Giải pháp là phải dùng mã có độ dài thay đổi được theo nguyên tắc: Lượng thông tin có xác suất cao sẽ được mã hoá bằng ít bít hơn lượng thông tin có xác suất thấp.
Dư thừa thống kê
Gần như tất cả các ảnh đều chứa một lượng lớn các giá trị dữ liệu thông tin giống nhau. Do đó có các thông tin dư thừa trong một dòng dữ liệu, nó được chia thành hai loại là :
+ Dư thừa không gian: Là sự dư thừa dữ liệu tồn tại trong các vùng rộng của cùng một ảnh, hay các điểm ảnh kề nhau trong cùng một mành có cùng nội dung.
+ Dư thừa thời gian: Là sự dư thừa tồn tại giữa một chuỗi các ảnh hay các điểm ảnh có cùng vị trí ở các mành kề nhau rất giống nhau.
Dư thừa tâm sinh lí
Giá trị các mẫu trong cùng một ảnh được hệ thống mắt người HVS (human visual system) tiếp nhận không đều nhau: Mắt người nhạy cảm hơn với các thành phần tần số thấp và ít nhạy cảm hơn đối với các thành phần tần số cao. Hệ thống HVS không thể nhìn thấy một sai số thì sai số này không tác động lên chất lượng thu nhận của các ảnh khôi phục. Dẫn đến một số giá trị có thể thay đổi hoặc loại bỏ mà không ảnh hưởng gì đến chất lượng hình ảnh.