Chơng 4
Kỹ thuật nén ảnh số
4.1. Mở đầu
Khi truyền tín hiệu video số qua vệ tinh với độ rộng dải tần một kênh 27 MHz hoặc qua hệ thống truyền hình quảng bá trên mặt đất với tiêu chuẩn 7- 9 MHz cho một kênh truyền hình tiêu chuẩn, việc nén tín hiệu là công đoạn không thể thiếu khi truyền tín hiệu.
Nén là một quá trình trong đó lợng số liệu (data) biểu diễn lợng thông tin của một ảnh hay nhiều ảnh đợc giảm bớt bằng cách loại bỏ những số liệu d thừa trong tín hiệu video,
Biên độ lượng tử lượng tửKhoảng Mức Q Q Q Q Q Q n+5 n+4 n+3 n+2 n+1 n Thời gian T T T T T TT T T Q ợng tửLỗi lư Khoảng lấymẫu
Hình 3.12: Tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi.
Biên độ Sin(x)/x Thời gian f lm 2flm 3flm 4flm
Hình 3.13: Tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi D/A biến đổi D/A
Biên độ Băng cơ
bản
Tần số
fgh
Biên dưới Biên trên
flm
Hình 3.14: Phổ tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi D/A biến đổi D/A
chẳng hạn các phần ảnh giống nhau trong các chuỗi ảnh. Đó là các phần xoá dòng, xoá mành, các phần ảnh tĩnh hay chuyển động chậm, vùng ảnh nền giống nhau mà ở đó các phần tử liên tiếp giống nhau hay khác nhau rất ít. Các hệ thống nén sử dụng 2 đặc tính là:
• Các phần tử lân cận trong ảnh thờng giống nhau.
• Mắt ngời kém nhậy với sai số nhỏ trong hình ảnh có nhiều chi tiết và các phần tử chuyển động.
Có hai định dạng nén phổ biến là: JPEG và MPEG.
4.2. Mô hình nén ảnh
Sơ đồ cấu trúc của hệ thống nén video:
• Biểu diễn thuận lợi:ở tầng đầu tiên của bộ mã hoá video, tín hiệu video đợc trình
bày dới dạng thuận tiện để việc nén có hiệu quả nhất. Điểm cốt yếu là phải xác định cái gì đợc mã hoá, trong cách biểu diễn hiệu quả, chỉ một phần nhỏ dữ liệu là cần thiết để truyền cho việc tái tạo lại tín hiệu video.
• Lợng tử hoá: Có chức năng rời rạc hoá thông tin đợc biểu diễn. để truyền tín hệu
video qua một kênh số, tín hiệu video đợc biểu diễn thành một hữu hạn các mức.
• Gán từ mã: Các từ mã là một chuỗi bit dùng để biểu diễn các mức lợng tử hoá.
Công nghệ nén tín hiệu video dựa trên việc loại bỏ phần d thừa trong tín hiệu video và tận dụng sự giới hạn của hệ thống mắt ngời trong việc quan sát. Nhờ bỏ đi các phần d thừa, các thông tin giống nhau hoặc có liên quan đến nhau sẽ không đợc truyền đi. Những thông tin bỏ đi mà không ảnh hởng đến việc nhìn cũng sẽ không đợc truyền đi.
4.3. Các tham số đặc điểm
4.3.1. Tính hiệu quả của quá trình nén tín hiệu.
Hiệu quả nén đợc xác định bằng tỷ số nén, tức là tỷ số giữa số liệu dữ liệu ảnh gốc trên số liệu dữ liệu ảnh nén. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Thuật toán nén không tổn thất: Hiệu quả thấp nhng không bị mất thông tin trong quá trình tái tạo lại tín hiệu gốc.
• Thuật toán nén tổn thất: Hiệu quả cao nhng bị tổn thất thông tin trong quá trình tái tạo lại tín hiệu gốc.
4.3.2. Độ d thừa tín hiệu.
Khái niệm: Nén số liệu là quá trình làm giảm số liệu cần thiết để biểu diễn cùng một lợng thông tin cho trớc.
Biểu diễn
thuận lợi Lượng tử hoá Gán từ mã Xử lý kênh Giải từ mã L.T.HGiải Biểu diễn thuận lợi Nguồn
Video khôi phục
Mã hoá video Giải mã video