II. Quá trình biến đổi tơng tự sang số.
00 FF FF TT MM LL
I.2.3 Đặc trng hệ thống nhìn của mắt ngời.
Hình ảnh video đợc đa đến và giải mã bằng hệ thống nhìn của mắt ngời (HVS). Mắt ngời liên kết với hệ thần kinh não, là một hệ thống rất chính xác. Nó có thể làm việc trong một khoảng rộng về cờng độ sáng, tách các vi sai màu (color differences) và nhận độ tơng phản (contrast) của ảnh nh một hàm số của tần số không gian và cờng độ sáng.
Độ rộng ảnh quan sát và khoảng cách giữa ảnh và mắt có ảnh hởng đến độ nhìn thấy các chu kỳ lấy mẫu. Do đó nội dung tần số ảnh phụ thuộc vào vị trí nhìn. Độ phân giải hiển thị đ- ợc biểu diễn bằng số dòng/ chiều cao ảnh. Để liên kết ảnh hởng các thông số này lên nội dung tần số ảnh thu đợc, thì tần số không gian ảnh đợc xác định bằng số chu kỳ nằm trong góc nhìn bằng 10 . Một chu kỳ bằng hai sọc đứng hoặc hai dòng ngang.
Đối với màn hình thông htờng, khoảng cách từ mắt đến màn hình là: d = 6H (h- chiều cao ảnh) sẽ đảm bảo nhìn thấy đợc hình ảnh với độ phân giải của các chi tiết ảnh đầy đủ (ở khoảng cách này mắt ta không còn nhìn thấy các dòng quét trên màn hình). Đối với HDTV thì gấp đôi truyền hình thông thờng.
Độ phân giải hình ảnh đợc định nghĩa bằng khả năng thu nhận và phân biệt các chi tiết ảnh của mắt, điều này thay đổi theo:
- Độ chói của phông ảnh nền. Độ phân giải ảnh tăng theo mức sáng đến giới hạn 340cd/m2 (100 foot - lamberts) .
- Độ tơng phản của các tín hiệu chói và màu. Độ tơng phản của ảnh đợc định nghĩa bằng tỷ số độ lệch giữa cờng độ sáng cực đại (Imax) và cực tiểu (Imin) trên tổng cờng độ sáng (Imax + Imin).
Các chi tiết ảnh chỉ nhìn thấy đợc nếu nh có độ lệch đáng kể giữa chúng và nền ảnh.
Độ nhạy của mắt đối với các chi tiết ảnh chói cao hơn đối với chi tiết ảnh màu. tần số thời gian mà mắt (HVS) không còn nhận biết độ nhấp nháy (Flicker) đợc gọi là tần số nhấp nháy tới hạn CFF (critical flicker frequency). Tất cả các tiêu chuẩn truyền hình có một tần số
lu công trí lớp TC4 – NĐ 62
không gian (mành) là 50Hz hoặc cao hơn nhằm làm giảm độ nhấp nháy, độ chói của màn máy thu hình. Độ phân giải ảnh sẽ giảm , nếu độ sáng xung quanh cao hơn hoặc thấp hơn đáng kể so với độ sáng của ảnh hiển thị.
I.2.4 Đặc trng VHS liên quan đến độ d thừa không gian
Độ d thừa không gian là kết quả tơng quan giữa các giá trị pixels kề nhau. Các thông số tác động lên độ d thừa không gian bao gồm:
- Độ nhạy tần số không gian, tần số cao ít nhìn thấy.
- Che lấp cấu trúc (texture), sai số trong các vùng cấu trúc khó nhìn thấy. Cho nên, HVS rất nhạy với méo trong các vùng đồng mức.
- Che lấp biên ảnh. Sai số tới các biên ảnh khó nhìn hơn.
- Che lấp độ chói. Ngỡng nhìn thấy tăng đối với độ chói nền. Hiệu ứng này đợc gọi là thích nghi ánh sáng.
- Che lấp độ contrast. Sai số (và nhiễu) trong các vùng sáng rất khó nhìn thấy. Hiệu ứng này có liên quan đến việc giảm độ nhìn thấy một chi tiết ảnh do hiện diện một chi tiết khác. Sự che lấp cực đại nếu các chi tiết giống nahu. Các sai số trong ảnh khôi phục thấp, ngỡng contrast sẽ không nhìn thấy.
- Nội dung nhiều tần số. Độ nhạy HVS đối với nhiễu đợc giảm trong các tần số không gian cao và lớn nhất tại các tần số thấp.
I.2.5. Đặc trng HVS liên quan đến độ d thừa thời gian
Độ d thừa thời gian gây ra bởi tơng quan giữa các frames khác nhau trong một chuỗi ảnh. Các thông số ảnh hởng đến d thừa thời gian bao gồm:
- Độ nhạy tần số thời gain. Dới 50hz thì hiệu ứng nhấp nháy sẽ rõ ràng. - Che lấp độ chói. Các mức chói cao làm tăng hiệu ứng nhấp nháy.
- Nội dung tần số không gian. Các tần số không gian thấp làm giảm độ nhạy của mắt đối với nhấp nháy ảnh.
I.3 Kỹ thuật giảm dữ liệu video.
lu công trí lớp TC4 – NĐ 63
Các hệ thống nén dữ liệu gồm liên kết của nhiều kỹ thuật sử lý nhằm giảm tốc độ bit của các tín hiệu số xuống một giá trị dung hoà đợc về mức chất lợng ảnh cho một ứng dụng.
Nhiều kỹ thuật giảm dữ liệu có “tổn thất” và “không có tổn thất” đợc đề suất trong mời mấy năm qua. Tuy nhiên chỉ có một số là dùng thích hợp cho các ứng dụng video. Hình 3.2 tập hợp các kỹ thuật giảm dữ liệu để tạo các định dạng nén JPEG, MJPEG, và MPEG. Nhiều kỹ thuật khác còn tiếp tục nghiên cứu hoặc khó thực hiện nh biến đổi KLT (Karhunen – Loefve transfrom), WHT (Walsh – hadamard transfrom) lợng tử hoá véc tơ, Wavelets, fractals.
JPEG MPEG -1 MPEG -1 MPEG- 2
Hình 3.2 Các kỹ thuật giảm dữ liệu không tổn thất đợc liên kết để tạo các tín hiệu JPEG và MPEG.
Riêng lẻ từng kỹ thuật giảm dữ liệu (hình 3.2) không có ứng dụng đáng kể trong thực tế. Tuy nhiên có thể hiện tính liên kết các kỹ thuật này với nhau để tạo ra các hệ thống giảm dữ liệu rất có ý nghĩa. Nhiều hệ thống đã trở thành tiêu chuẩn nh JPEG, MJPEG, MPEG -1, MPEG -2. lu công trí lớp TC4 – NĐ 64 Dữ liệu Video Tổn hao Không tổn hao DCT VLC RLC Tách vùng xoá Lấy mẫu tần số thấp DPCM Lượng tử hoá
Ta phân biệt hai nhóm giảm tốc độ dữ liệu: không tổn thất và có tổn thất.