. HỆ THỐNG NÉN VÀ GIẢI NÉN (companded systems)
3. NÉN DỮ LIỆU (data compression)
Nén dữ liệu là một thuật ngữ được dùng rộng rãi trong các kỹ thuật làm giảm số bit truyền cho một bản tin. Mã hố Entropy là một dạng của nén dữ liệu.
Sự thành cơng của các kỹ thuật nén dữ liệu, phụ thuộc vào các thuộc tính của thơng tin. Ví dụ mã hố Entropy trở nên hiệu quả nhất khi các xác suất của bản tin khơng bằng nhau. Những kỹ thuật khác mà ta sẽ mơ tả phụ thuộc vào các thuộc tính tuần tự của bản tin. Tức chúng phụ thuộc vào các biểu tượng xảy ra trong một trật tự cĩ thể tiên đốn. Bây giờ ta xem sự mã hố của một bức ảnh ti vi. Giả sử, một bức ảnh ti vi chứa 426 điểm ảnh cĩ thể nhìn thấy (pixel) trong một đường quét ngang. Nếu ta nĩi về ti vi trắng đen chỉ cần gửi độ sáng (độ chĩi) của mỗi điểm ảnh. Giả sử ta quyết định truyền 7 bits thơng tin. Thế thì, ta lượng tử độ sáng bằng 27 hoặc 128 mức khác nhau. Điều này thể hiện chất lượng của độ phân giải cao. Ta cần 7 x 426 hoặc 2982 bits để truyền thơng tin cho mỗi địng bằng cách sử dụng PCM. Một ảnh ti vi chuẩn thường chứa mộ chuỗi các điểm ảnh gần nhau với cùng độ sáng. Khi ta theo dấu của một đường quét ngang ta cĩ thể thấy hàng trăm điểm ảnh cĩ độ sáng giống nhau (giả sử cĩ một hình ở giữa màn hình và phơng nền, giống nhau hoặc giả sử ta gửi một đoạn văn bản trên một nền giống nhau). Trong những trường hợp như thế ta cĩ thể sử dụng kỹ thuật nén dữ liệu (được hiểu như mã run-length) để làm giảm số bit truyền tín hiệu. Thay vì gửi độ sáng cho mỗi điểm ảnh, ta gửi vị trí bắt đầu và độ sáng của điểm ảnh đầu tiên trong số các điểm ảnh cĩ cùng độ sáng với cùng một độ sáng. Để gửi vị trí ta cần 9 bits thơng tin bởi vì 29 = 512 và cĩ 426 vị trí khác nhau. Vì thế ta cần 9 bits cho vị trí và 7 bits cho độ sáng (tổng cộng là 16 bits). Thí dụ nếu 10 điểm ảnh lân cận cĩ cùng độ sáng, ta cần 10 x 7 = 70 bits để gửi những thơng tin này một cách độc lập. Nhưng chỉ với 16 bit để gửi chúng nếu dùng mã run- length. Khái niệm này cĩ thể dẫn đến tiết kiệm hơn nếu được mở rộng sang hai hướng. Một trong những bất lợi của mã run-length là tín hiệu dữ liệu xảy ra với tốc độ khơng đồng đều. Đĩ là những bit khơng mã hố được gửi đi với tốc độ khơng đổi. Tuy nhiên,
Cơ Sở Viễn Thơng Phạm Văn Tấn
bằng cách mã hố các vùng sáng đều lớn sẽ cho kết quả dữ liệu truyền với nhịp thấp hơn. Vì thế hệ thống địi hỏi một vùng đệm. Một sự thiếu sĩt nữa là các lỗi truyền đi vì hệ thống cĩ bộ nhớ. Một bit lỗi trong một hệ thống dùng PCM để gửi riêng thơng tin từng điểm ảnh sẽ gây ra một lỗi độ sáng cho riêng điểm ảnh đĩ. Nhưng nếu mã run-length được dùng, một bit lỗi cĩ thể ảnh hưởng đến tồn bộ độ sáng của đường quét.
Ta cĩ thể dùng sự tiên đốn trong các dạng nén dữ liệu. Nếu các giá trị của dữ liệu tiếp theo cĩ thể được tiên đốn từ các giá trị hiện tại và các giá trị trước đĩ thì khơng cần gửi tất cả dữ liệu. Chỉ cần các giá trị dữ liệu hiện tại cộng thêm một số thơng số chính đủ để giúp cho việc tiên đốn.
