2.2.1. Khả năng áp dụng rộng rãi của tiêu chuẩn JPEG2000
Sự chấp thuận định dạng ảnh JPEG, JPEG2000 rộng rãi trong các thiết bị đã được thiết kế sử dụng rộng rãi hiện nay
JPEG2000 được lựa chọn làm chuẩn nén ảnh trong các thiết bị camera phổ biến hiện nay:
− Camera IP:
+ SONY Fixed IP network color cameras SNC-DF70. Chuẩn mã hóa: Mã hóa đa chuẩn JPEG2000 / MPEG-4
+ Camera quan sát: IP SONY SNC-RZ30
+ IP Network colour video camera (mã hóa chuẩn JPEG 2000),
H.264 và Mjpeg (viết tắt của Motion Jpeg) là 2 chuẩn nén hình ảnh sử dụng trong Camera IP phổ biến hiện nay. Mỗi loại có những ưu và nhược điểm nhất định của nó và từ những đặc điểm này các nhà sản xuất Camera IP sẽ quyết định dùng chuẩn nào camera để sản phẩm hoạt động tối ưu nhất.
H.264: Là chuẩn nén hình ảnh ra đời vào năm 2003 với mục tiêu cung cấp hình ảnh video chất lượng hơn với băng thông tiết kiệm nhất. Link tham khảo bài viết về chuẩn nén H.264
Motion Jpeg (Mjpeg): Là định dạng video mà mỗi khung hình được nén riêng biệt như một hình ảnh Jpeg. Mjpeg được dùng lần đầu vào giữa thập niên 1990 trong phần mềm Quick Time Player.
Từ ưu và nhược bên trên của mỗi định dạng và quan sát thực tế chúng ta thấy H.264 và Mjpeg được tích hợp song song trong các sản phẩm camera ip có độ phân giải 720p trở lên (Camera IP Foscam FI9821W, Wansview NC532MW). Cịn các dịng Camera Ip có hình ảnh Vga 640*480 (Camera IP Foscam FI8910W, FI8904W, FI8905…) sẽ dùng duy nhất Mjpeg để tiết giảm chi phí.
− Đầu ghi kỹ thuật số: DVR (DIGITAL VIDEO RECORDER)
Để lưu trữ hình ảnh đầu DVR dùng một số chuẩn như JPEG2000, MJPEG, MPEG, MPEG4, H.264 v.v…, hiện nay chuẩn MPEG4 là thông dụng, H.264 thì nhỉnh hơn MPEG4 một chút trong vấn đề nén hình ảnh để truyền qua mạng. Để đáp ứng được cả 2 nhu cầu lưu trữ cục bộ và nén hình ảnh để truyền qua mạng sao cho tối ưu một số DVR tiên tiến hiện nay sử dụng công nghệ dual code hoặc dual stream để hiện thực hóa việc này.
Khả năng nâng cấp phần mềm để thực hiện các ứng dụng đa phương tiện tiên tiến như: hiển thị các ảnh JPEG, BMP từ ổ USB, xem truyền hình IPTV thơng qua cổng Ethernet, ứng dụng tương tác hai chiều như: Thông tin theo yêu cầu, Mua sắm trên truyền hình (TV Shopping), TV banking...
− Bộ thu VTC-HD 01
Bộ thu tích hợp giải mã tín hiệu truyền hình số vệ tinh độ nét cao (IRD) model VTC-HD 01 hồn tồn tương thích với tiêu chuẩn DVB-S / DVB-S2 và HD MPEG-2/4 (H264), sử dụng để thu và giải mã tín hiệu truyền thơng đa phương tiện như tín hiệu truyền hình HDTV và SDTV, radio và truyền số liệu (hình ảnh, văn bản lịch chương trình EPG, dữ liệu …) và hỗ trợ hệ thống khoá Irdeto
Khả năng nâng cấp phần mềm để thực hiện các ứng dụng đa phương tiện tiên tiến như: hiển thị các ảnh JPEG, BMP từ ổ USB,xem truyền hình IPTV thơng qua cổng Ethernet, ứng dụng tương tác hai chiều như: Thông tin theo yêu cầu, Mua sắm trên truyền hình (TV Shopping), TV banking...
− Thiết bị ghi hình Tiger DSR-5016PA. Thiết bị này sử dụng Chuẩn nén hình cao cấp JPEG2000
+ Đầu ghi hình Sanyo DSR-5716P
+ Đầu ghi kỹ thuật số 16 kênh, Chuẩn nén cao cấp JPEG-2000
+ Sanyo DSR-5709P: .Đầu ghi kỹ thuật số 9 kênh, Chuẩn nén cao cấp JPEG- 2000
+ DSR 5000 Series, JPEG-2000 Compression
− Máy ảnh trên điện thoại E63 của Nokia, sử dụng các định dạng ảnh đồ họa JPEG, JPEG 2000
− Máy quét ảnh tài liệu: Máy quét ảnh hoặc tài liệu HP 200 - L2734A. Sử dụng định dạng ảnh quyét JPEG, JPEG 2000.
+ L2734A Máy quét HP Scanjet 200 Flatbed Photo Scanner
+ JPEG, JPEG 2000
+ Các loại máy scan hiện nay, dòng của HP sử dụng chuẩn mã hóa JPEG, JPEG2000
− Các trình duyệt hỗ trợ định dạng ảnh JPEG, JPEG2000; Một số phần mềm trình duyệt được phát triển ở Việt Nam hỗ trợ xem các định dạng ảnh JPEG2000
− Camera DP 25. Camera chuyên dùng kỹ thuật số được sản xuất để kết nối với kính hiển vi. Có chế độ chụp ảnh huỳnh quang, nền đen, nền sáng, DIC và phản pha. Anh định dạng: Tiff, bmp, jpeg 2000, photoshop.
− Các dòng sản phẩm camera của Canon, Agivilon cũng lựa chọn sử dụng phương pháp nén ảnh JPEG, JPEG2000: ví dụ:
+ Camera bán cầu siêu nhỏ 2.0 Megapixel của Agivilon;
+ Camera bán cầu trong nhà 3.0 Megapixel WDR Day/Night 3-9mm: Nén hình H.264 và Motion JPEG
+ Camera thân lớn 2.0 Megapixel Day/Night 3-9mm: Nén hình H.264 và Motion JPEG
+ Camera 5.0 Megapixel Day/Night H.264 HD 3-9mm.
− Các chương trình ứng dụng hỗ trợ JPEG 20000 [4].
Bảng 4. Các chương trình ứng dụng hỗ trợ JPEG 2000
Chương trình
Cơ bản Nâng cao
Đọ ọ c V i ế t Đ ọ c V i ế t Adobe Photoshop Có Có Có Có
Apple iPhoto Có Khơ
ng Có Khơ ng Apple Preview Có Có Có Có Autodesk AutoC AD Có Có Có Có BAE Systems CoMPA SS Có Khơ ng Có Khơ ng Chasys Draw Có Có Có Có
Chương trình
Cơ bản Nâng cao
Đọ ọ c V i ế t Đ ọ c V i ế t IES CineAsset Có Có Có Có Corel Photo- Paint Có Có Có Có Daminion Có Khơ ng Có Khơ ng DBGallery Có Khơ ng Có Khơ ng FastStone Image Viewer Có Có Có Có ImageMagick Có Có Khơ ng Khơ ng IrfanView Có Một phầ n Khơ ng KH ơng Matlab qua tool box qua tool box qua tool box qua tool box
Chương trình
Cơ bản Nâng cao
Đọ ọ c V i ế t Đ ọ c V i ế t
Paint Shop Pro Có Có Có Có
SilverFast Có Có Có Có XnView Có Có Có Có Ziproxy Có Có Khơ ng KH ơng
2.2.2. Hồn thiện bộ tiêu chuẩn về mã hóa âm thanh hình ảnh
Hiện nay các thiết bị đầu cuối hỗ trợ khả năng quay phim chụp ảnh với độ phân giải cao. Ảnh có chất lượng càng cao thì càng tốn dung lượng nhớ. Vậy kỹ thuật nào hỗ trợ để cơng việc lưu trữ hình ảnh để tốn ít bộ nhớ và truyền tải hình ảnh khơng tốn q nhiều băng thơng.
Các kỹ thuật nén và giải nén, mã hóa âm thanh, hình ảnh giải quyết bài tốn đó. Hiện nay, có nhiều kỹ thuật mã hóa hình ảnh cũng được các tổ chức tiêu chuẩn công bố. Đặc biệt là ở Việt Nam, đã văn bản, thông tư (Thông tư số 01/2011/TT-BTTTT, ngày 04/01/2011 công bố Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật về ứng dụng CNTT trong cơ quan nhà nước thay thế cho Quyết định số 20/2008/QĐ-BTTTT) hướng dẫn áp dụng các tiêu chuẩn về mã hóa âm thanh, hình ảnh, cụ thể như sau:
− Phim ảnh, âm thanh (MPEG, MP3, AAC);
− Luồng phim ảnh, âm thanh (Các định dạng của Microsoft Windows Media Player (.asf), (.wma), (.wmv); Các định dạng Real Audio/Real Video (.ra), (.ram), (.rm), (.rmm);
− Các định dạng Apple Quicktime (.avi), (.mov), (.qt)); hoạt họa (GIF v89a, Định dạng Macromedia Flash (.swf), Định dạng Macromedia Shockwave (.swf), Các định dạng Apple Quicktime (.avi), (.mov), (.qt));
− Ảnh gắn với tọa độ địa lý (GEO TIFF);
− Ảnh đồ họa (JPEG, GIF v89a; TIFF, PNG).
− Hoạt họa: GIF v89a, (.swf), (.avi), (.mov), (.qt).
Theo khảo sát thì ở Việt Nam chưa ban hành tiêu chuẩn nào về mã hóa cho hệ thống âm thanh hình ảnh, mà chỉ đang khuyến nghị hoặc bắt buộc áp dụng bằng văn bản các tiêu chuẩn quốc tế.Hiện nay các đơn vị đang thực hiện các dự án xây dựng tiêu chuẩn về công nghệ thơng tin như các nhánh an tồn bảo mật, mã hóa âm thanh, hình ảnh. Về mã hóa hình ảnh, Học viện Cơng nghệ Bưu chính Viễn thơng đang xây dựng bộ các tiêu chuẩn mã hóa ảnh JPEG2000.
2.2.3. Nhu cầu truyền dẫn qua môi trường vô tuyến và các nhược điểm của truyền dẫn vô tuyến
Như ta đã biết, thông tin vô tuyến là việc truyền dẫn thông tin giữa hai hoặc nhiều điểm mà không sử dụng đường truyền dẫn vật lý, như truyền dẫn trong phát thanh, truyền hình, truyền dẫn viba, phần truy nhập của mạng di động, Wifi, bluetooth…
Theo Sách Trắng CNTT-TT 2014: Cả nước có 19,7 triệu thuê bao 3G tăng gần 4 triệu thuê bao so với con số 15,696 triệu thuê bao 3G ghi trong Sách Trắng năm 2013. Và chiếm 20% tổng thuê bao ĐTDĐ Việt Nam. Hầu hết các tịa nhà đều có kết nối Wifi, nhà nhà có thiết bị truyền hình, các thiết bị di động hiện nay đều có chức năng kết nối wifi, truyền dữ liệu có dung lượng nhỏ qua Bluetooth. Như vậy, nhu cầu về truyền dẫn dữ liệu qua môi trường vơ tuyến là rất lớn, nó dần trở thành nhu cầu thiết yếu của mỗi con người trong thời đại công nghệ hiện nay. Một trong các dữ liệu cần truyền dẫn đó là hình ảnh.
Truyền dẫn qua mơi trường vơ tuyến có ưu điểm là linh hoạt, di động, dễ triển khai, dễ áp dụng đối với nhiều nơi mà việc truyền dẫn không thể thực hiện được. Nhưng nó rất dễ xảy ra lỗi trong truyền dẫn bởi một số lý do sau:
− Chịu ảnh hướng rất lớn vào mơi trường truyền dẫn: khí hậu, thời tiết.
− Chịu ảnh hưởng rất lớn vào địa hình: mặt đất, đồi núi, nhà cửa, cây cối….
− Suy hao trong môi trường lớn.
− Chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên: phóng điện trong khí quyển, phát xạ của các hành tinh khác (trong thông tin vệ tinh)…
− Chịu ảnh hưởng nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bằng tia lửa điện
− Chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác.
− Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đường truyền thông tin.
Do bị ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn, nên dữ liệu truyền dẫn qua môi trường vô tuyến sẽ dễ xảy ra lỗi. Trong các dữ liệu đó có dữ liệu là hình ảnh. Như vậy, khi áp dụng tiêu chuẩn mới trong mã hóa, nén ảnh JPEG, JPEG 2000 thì cần phải xây dựng tiêu chuẩn mở rộng về phần mã hóa khi truyền dẫn trong mơi trường vơ tuyến để có thể kháng lỗi mạnh hơn so với các dữ liệu mã hóa thơng thường để truyền dẫn trong môi trường hữu tuyến.
2.2.4. Khả năng áp dụng tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-11 rộng rãi trên thế giới
Bản thân các tổ chức tiêu chuẩn ITU và ISO/IEC thực hiện xây dựng nên các tiêu chuẩn trong JPEG cũng đã khuyến nghị sử dụng JPEG2000 để thay thế cho chuẩn mã hóa ảnh JPEG mà nhóm các chuyên gia về ảnh đã ban hành.
Ngay sau khi JPEG2000 được công bố, nhiều nghiên cứu ứng dụng về JPEG2000 đã được thực hiện ở các quốc gia. Sử dụng IPWL trong hệ thống MANET và trong truyền dẫn MIMO.
Về tiêu chuẩn hóa, một số quốc gia lớn đã ban hành tiêu chuẩn của quốc gia họ tương đương với ISO/IEC 15444 như: Đan Mạch, Anh, Canada, Hàn Quốc, Mỹ, Hà Lan. Nhóm chủ trì đã thực hiện khảo sát các tiêu chuẩn tương đương với tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-11 được ban hành ở các quốc gia, thống kê lại như bảng sau:
Bảng 5. Các tiêu chuẩn tương đương với ISO/IEC 15444-11 ở các quốc gia Quốc
gia Tiêu chuẩn tương đương
Đan Mạch DANSK DS/ISO/IEC 15444-11:2007 (Ban hành 3/12/2007) Anh BS ISO/IEC 15444-11:2007 (Ban hành 2007)
Canada CAN/CSA-ISO/IEC 15444-11-08 (R2013) (Ban hành năm 2008)
Hàn Quốc KS X ISO/IEC 15444-11:2008 (Ban hành năm 2008) Mỹ ANSI INCITS/ISO/IEC 15444-11:2009 (Ban hành 2009) Hà Lan NEN-ISO/IEC 15444-11:2007/A1:2013 en
(Ban hành 2007, và cập nhật phiên bản sửa đổi bổ sung năm 2013)
2.2.5. Kết luận về sự cần thiết xây dựng tiêu chuẩn
Như đã trình bày ở trên, bộ tiêu chuẩn JPEG2000 đang được sử dụng phổ biến ở các quốc gia phát triển trên thế giới, các sản phẩm thiết bị, chương trình ứng dụng sử dụng tiêu cuẩn này cũng được phát triển rộng rãi và đã có mặt ở Việt Nam từ lâu. Phần mở rộng mã hóa dịng mã để truyền dẫn hiệu quả trong môi trường vô tuyến là rất cần thiết do những nhược điểm môi trường truyền dẫn dễ xảy ra lỗi. Nó tạo thành một mảnh ghép quan trọng trong bộ tiêu chuẩn mã hóa ảnh tĩnh JPEG2000 nói riêng và hệ thống mã hóa về âm thanh hình ảnh nói chung. Do đó cần phải xây dựng tiêu chuẩn “Cơng nghệ thơng tin - Hệ thống mã hóa ảnh JPEG2000: truyền dẫn khơng dây” để:
− Bảo đảm kết nối thông suốt, đồng bộ và khả năng chia sẻ, trao đổi thơng tin an tồn, thuận tiện giữa các cơ quan nhà nước và giữa cơ quan nhà nước với tổ chức,cá nhân.
− Làm căn cứ trong thực hiện khảo sát, thiết kế sơ bộ khi chuẩn bị đầu tư và thiết kế thi công khi thực hiện đầu tư trong các dự án ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước.
− Cùng với các nhóm đang thực hiện khác hồn thiện bộ tiêu chuẩn mã hóa âm thanh, hình ảnh.