a. Khái niệm và công thức
3.3.1.Tổng quan về nén ảnh
Mỗi ngày, một lượng thông tin khổng lồ được lưu trữ lại, truy cập và truyền dẫn dưới dạng số. Các công ty cung cấp cho các đơn vị liên quan, các nhà đầu tư, và khách hàng, tiềm năng dữ liệu về tài chính, các báo cáo thường niên, kiểm kê đánh giá và thông tin về sản phẩm thông qua mạng Internet. Với yêu cầu tiếp nhận và tìm kiếm, hai trong số
hầu hết các cách giao dịch cơ bản trực tuyến, thông thường được thực hiện tại nhà với sự
thoải mái tiện nghi. Bước đầu của chính phủ điện tử (còn gọi là chính phủ số) của Hoa Kỳ là thiết lập ra toàn bộ danh sách (hoặc nội dung) của thư viện Quốc hội, đó là thư viện lớn nhất thế giới, có thể truy cập điện tử và các chương trình truyền hình cáp theo yêu cầu sẽ trở thành hiện thực trong tương lai gần. Do hầu hết các thông tin trực tuyến được diễn
đạt dưới dạng đồ họa hoặc hình ảnh tự nhiên, các yêu cầu về lưu trữ và truyền thông là rất lớn. Nên các phương pháp nén dữ liệu trước khi lưu trữ và truyền dẫn là mối quan tâm mang tính chất thương mại và thực tiễn rất quan trọng.
Việc nén ảnh đưa đến vấn đề về giảm thiểu số lượng dữ liệu yêu cầu để tái hiện lại một ảnh số. Cốt lõi của quá trình rút gọn là loại bỏ dữ liệu dư thừa. Dưới quan điểm toán học, số lượng để chuyển đổi chuỗi điểm ảnh 2-D thành một bộ dữ liệu không tương quan về mặt thống kê. Việc chuyển đổi được ứng dụng trước tiên cho việc lưu trữ hoặc truyền hình ảnh. Tại một thời điểm sau đó, hình ảnh đã nén được giải nén để tái tạo lại hình ảnh gốc hoặc gần đúng của nó.
Mối quan tâm về việc nén ảnh đã có từ hơn mấy chục năm nay. Trọng tâm ban đầu của các nỗ lực nghiên cứu trong lĩnh vực này theo các phương pháp tương tự để giảm băng thông truyền tín hiệu video, đó là một quy trình được gọi là nén băng thông. Việc
đạt đến máy tính số và sự phát triển sau đó của các mạch tích hợp tân tiến đưa đến yêu cầu phải thay đổi các phương thức nén từ tương tự sang số. Với một vài khóa quốc tế của chuẩn nén ảnh mới được thông qua gần đây, phạm vi này đã trải qua sự phát triển rất ý nghĩa thông qua các ứng dụng thực tế của lý thuyết bắt đầu từ những năm 1940, khi C.E.Shannon và những nhà khoa học khác đưa ra công thức đầu tiên theo xác suất của thông tin và các quá trình tái tạo, truyền dẫn và nén.
Hiện nay, nén ảnh được thừa nhận như là: “công nghệ hỗ trợ”. Thêm vào phạm vi vừa được đề cập, nén ảnh là một công nghệ tự nhiên để trình bày cho giải pháp tăng về
không gian của cảm biến ảnh ngày nay và tiến triển đến các chuẩn quảng bá vô tuyến. Hơn nữa, nén ảnh còn nắm vai trò lớn hơn trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả
thoại hội nghị video, khả năng phán đoán từ xa (việc sử dụng hình ảnh từ vệ tinh các ứng dụng trong dự báo thời tiết hoặc về các tài nguyên khác của trái đất), các ảnh tài liệu, các
ảnh y học, truyền dẫn kiểu sao chép (FAX), các phương tiện điều khiển từ xa trong quân
đội, không gian và các ứng dụng quản lý còn đang bị bỏ ngỏ khác. Nói tóm lại, số lượng các ứng dụng luôn phát triển không ngừng phụ thuộc vào hệ số thao tác, bộ nhớ và sự
85
Nén ảnh số là một đề tài nghiên cứu rất phổ biến trong lĩnh vực xử lý dữ liệu đa phương tiện. Mục đích là làm thế nào để lưu trữ bức ảnh dưới dạng có kích thước nhỏ
hơn hay dưới dạng biểu diễn mà chỉ yêu cầu số bit mã hoá ít hơn so với bức ảnh gốc. Nén
ảnh thực hiện được là do một thực tế: thông tin trong bức ảnh không phải ngẫu nhiên mà có trật tự, có tổ chức. Vì thế, nếu bóc tách được tính trật tự, cấu trúc đó thì sẽ biết được phần thông tin nào quan trọng nhất trong bức ảnh để biểu diễn và truyền đi với số lượng bit it hơn ảnh gốc mà vẫn đảm bảo tính đầy đủ thông tin. Ở phía thu, quá trình giải mã sẽ
tổ chức, sắp xếp lại được bức ảnh, xấp xỉ gần chính xác so với ảnh gốc nhưng vẫn thoả
mãn chất lượng yêu cầu, đảm bảo đủ thông tin cần thiết.