Tín hiệu truyền hình khi còn ở dạng t−ơng tự vốn đã có phổ tần rất rộng từ các tần số thấp (bao gồm cả thành phần một chiều) đến những tín hiệu có tần số cao lên đến 6Mhz (với các hệ tiêu chuẩn đang áp dụng theo ph−ơng pháp quét xen kẽ). Khi đ−ợc số hóa tùy theo chuẩn lấy mẫu trong quá trình số hóa, ph−ơng pháp số hóa lựa chọn mà ta có dòng số với tốc độ lớn t−ơng đ−ơng.
Trong thực tế, công thức Shannon cho biết: để truyền tín hiệu số có tốc độ bit C(bit/s) cần độ rộng băng tần kênh truyền:
W ≥ 3/4 C (Hz)
Trong đó C là tốc độ bit (bit/s); W là độ rộng băng tần kênh truyền (Hz) Lấy ví dụ: tín hiệu Video số thành phần với cấu trúc lấy mẫu 4:2:2, mã hóa 8 bit sẽ cho ta dòng số có tốc độ 216Mbit/s và bề rộng phổ cần để truyền khi này là (3/4)x216=162MHz. Điều này là không thể với quy định về dảI tần mỗi kênh truyền hình tiêu chuẩn là 7ữ8Mhz cũng nh− kéo theo một loạt các vấn đề trong xử lý, truyền dẫn cũng nh− l−u trữ tín hiệu truyền hình.
Do vậy việc nén tín hiệu truyền hình số là yêu cầu cấp thiết nếu không muốn nói là bắt buộc. Nén đ−ợc hiểu là quá trình cố gắng làm giảm l−ợng thông tin cần thiết để truyền tín hiệu mà làm giảm ít nhất chất l−ợng của tín hiệu.
Nộn video trong những năm 1950 được thực hiện bằng cụng nghệ tương tự với tỷ số nộn thấp. Ngày nay cụng nghệ nộn đó đạt được những thành tựu cao
(Digital Compresseion) đũi hỏi năng lực tớnh toỏn nhanh. Song ngày nay với sự phỏt triển của cụng nghệ thụng tin, điều này khụng cũn trở ngại.
Như chỳng ta biết tớn hiệu video cú dải phổ từ 0 – 6 MHz, tuy nhiờn trong nhiều trường hợp năng lượng phổ chủ yếu tập trung ở miền tần số thấp và chỉ cú rất ớt thụng tin chứa đựng ở miền tần số cao.
Đối với tớn hiệu video số, số lượng bit được sử dụng để truyền tải thụng tin đối với mỗi miền tần số khỏc nhau, cú nghĩa là: miền tần số thấp, nơi chứa đựng nhiều thụng tin, được sử dụng số lượng bớt lớn hơn và miền tần số cao, nơi chứa đựng ớt thụng tin, được sử dụng số lượng bớt ớt hơn. Tổng số bớt cần thiết để truyền tải thụng tin về hỡnh ảnh sẽ giảm một cỏch đỏng kể và dũng dữ liệu được “nộn ” mà chất lượng hỡnh ảnh vẫn đảm bảo. Thực chất của kỹ thuật “nộn video số” là loại bỏ đi cỏc thụng tin dư thừa. Cỏc thụng tin dư thừa trong nộn video số thường là:
- Độ dư thừa khụng gian giữa cỏc pixel
- Độ dư thừa thời gian do cỏc ảnh liờn tiếp nhau
- Độ dư thừa do cỏc thành phần màu biểu diễn từng pixel cú độ tương quan cao
- Độ dư thừa thống kờ do cỏc kớ hiệu xuất hiện trong dũng bớt với xỏc suất xuất hiện khụng đều nhau
- Độ dư thừa tõm lý thị giỏc (cỏc thụng tin nằm ngoài khả năng cảm nhận của mắt) …
Như vậy, mục đớch của nộn tớn hiệu video là :
- Giảm tốc độ dũng bớt của tớn hiệu gốc xuống một giỏ trị nhất định đủ để cú thể tỏi tạo ảnh khi giải nộn.
- Giảm dung lượng dữ liệu trong lưu trữ cũng như giảm băng thụng cần thiết.
- Tiết kiệm chi phớ trong lưu trữ và truyền dẫn dữ liệu trong khi vẫn duy trỡ chất lượng ảnh ở mức chấp nhận được.
Với nguyờn nhõn và mục đớch của việc nộn tớn hiệu được trỡnh bày như ở trờn, ngày nay cú nhiều cỏc chuẩn nộn đó ra đời như: JPEG, M-JPEG, MPEG, DV… Trong đú chuẩn nộn MPEG được sử dụng nhiều trong nộn video trong
truyền hỡnh với thành cụng của chuẩn nộn video MPEG-2 trong truyền hỡnh số và chuẩn nộn MPEG-4 trong truyền hỡnh trờn mạng Internet.