Sự xuất hiện của các ứng dụng đa phương tiện với các yêu cầu về băng thông và chất lượng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông. Cùng lúc đó, sự phát triển nhanh chóng của các mạng vô tuyến và cố định bao gồm các mạng di động tế bào thế hệ thứ ba (UMTS và CDMA2000), ADSL, Wi-Fi, WiMax, các mạng DVB vệ tinh và mặt đất đã làm nảy sinh các ý tưởng nghiên cứu về khả năng tích hợp cũng như hội tụ các mạng này. Sự hội tụ giữa các mạng di động và cố định sẽ cung cấp các mô hình kinh doanh mới cho các hệ thống viễn thông cũng như tạo ra các ứng dụng mới.
Như vậy, hội tụ băng rộng là xu thế tất yếu trong sự phát triển mạng viễn thông trên toàn thế giới. Sự phát triển này là cần thiết nhằm đáp ứng các nhu cầu đòi hỏi phát sinh từ thực tế. Người sử dụng luôn mong muốn có được các dịch vụ không bị gián đoạn, không hạn chế ở khắp mọi nơi, không phụ thuộc vào thời gian, địa điểm và thiết bị mà họ sử dụng đó là kỹ thuật truyền thông đa phương tiện.
đầu
Xử lý 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 bít 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 là 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 bít ít hơn so với 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.
Trong hình 2.13, bộ mã hoá dữ liệu thực hiện quá trình nén bằng cách giảm kích thước dữ liệu ảnh gốc đến một mức phù hợp với việc lưu trữ và truyền dẫn trên kênh. Tốc độ bít đầu ra của bộ mã hoá được tính là số bít cho một mẫu (điểm ảnh).
Sơ đồ của một hệ thống nén dữ liệu tổng quát như sau:
Hình 2.13. Sơ đồ bộ khái quát hệ thống nén ảnh
Bộ mã hoá kênh thực hiện việc chuyển đổi luồng bít đã được nén thành dạng tín hiệu phù hợp cả cho việc lưu trữ và truyền dẫn, thường bộ mã hoá kênh sử dụng các kỹ thuật: mã hoá có độ dài thay đổi – RLC (Run Length Coding), mã hoá Huffman, mã hoá số học. Bộ giải mã thực hiện quá trình ngược lại so với bộ mã hoá. Đối với ảnh tĩnh, kích thướcchính là số bít để biểu diễn toàn bộ bức ảnh. Đối với ảnh video, kích thước chính là số bít để biểu diễn một khung hình video (video frame).
Trong các hệ thống nén, tỉ số nén chính là tham số quan trọng đánh giá khả năng nén của hệ thống, công thức được tính như sau:
đầu
MPEG là chuẩn ISO/IEC được phát triển bởi nhóm MPEG (Moving Picture Expert Group), nhóm này cũng đã xây dựng các chuẩn MPEG-1 và MPEG-2. Các chuẩn này mô tả phương pháp tương tác hình ảnh trên CD-ROM, DVD và truyền hình số. MPEG với tên gọi chính thức do ISO/IEC đặt tên là "ISO/IEC 14496" hoàn thành 10/1998 và trở thành tiêu chuẩn quốc tế 1/1999. Các mở rộng để tương thích hoàn toàn với các chuẩn trước đó được hoàn thành vào cuối năm 1999, phiên bản này được gọi là MPEG-4 Version 2, được công nhận là chuẩn quốc tế đầu năm 2000. Mỗi tiêu chuẩn được áp dụng cho những ứng dụng cụ thể và tương ứng có tốc độ bit khác nhau.
Chất lượng hình ảnh có thể được cải thiện đáng kể bằng cách dùng tỉ lệ nén dữ liệu lớn hơn mà không cần thay đổi độ phân giải. MPEG không phải là một công cụ nén đơn lẻ mà ưu điểm của nén MPEG chính là ở chỗ nó có một tập hợp các công cụ mã hoá chuẩn, chúng có thể được kết hợp với nhau một cách linh động để phục vụ cho một loạt các ứng dụng khác nhau.
Lịch sử phát triển
Từ năm 1988 nhóm đưa ra tiêu chuẩn MPEG-1 là nền tảng để sản xuất các VCD, đĩa CD tương tác và các file nhạc nén MP3 sau này.
Tiếp đó chuẩn MPEG-2 ra đời, nó là nền tảng cho các chương trình truyền hình kỹ thuật số và đĩa DVD. Sau đó không phải là MPEG-3, người ta dự định tổ chức chuẩn này để phục vụ cho truyền hình có độ phân giải cao, nhưng sau này sáp nhập với chuẩn MPEG-2.
MPEG-4 là tiêu chuẩn cho các phương tiện đa truyền thông tích hợp trong trang web tĩnh hay động, truyền hình kỹ thuật số và tương tác đồ họa ứng dụng. MPEG-4, được hoàn tất vào tháng 10/1998 và phổ biến hồi đầu năm 1999, đang trở thành chuẩn multimedia toàn cầu giai đoạn hiện nay và sẽ phát triển mạnh mẽ hơn nữa ở tương lai gần. Tiếp theo là MPEG-7 tiêu chuẩn để mô tả nội dung đa truyền thông và truy tìm âm thanh cũng như các nội dung trực quan khác, rồi bắt đầu từ tháng 6/2000 mới hơn nữa là chuẩn MPEG-21 "Multimedia Framework".
Từ MPEG-1 đến MPEG-21 đã tạo ra nền tảng kỹ thuật cho việc tương tác với các phương tiện đa truyền thông. Về góc độ kinh tế, đó là một ngành công nghiệp có giá trị đến hàng trăm tỷ USD.
MPEG-1
Được thiết kế tốc độ tối đa đến 1,5Mbps. Tiêu chuẩn nén cho âm thanh và hình ảnh động. Được dùng phổ biến cho các ứng dụng video CD-ROM và các ứng dụng video trên internet (các file có phần mở rộng *.mpg). Một phần mở rộng của tiêu chuẩn (level 3) áp dụng cho mã hóa và nén âm thanh, được biết đến với tên MP3.
MPEG-2
Được thiết kế cho các ứng dụng có tốc độ bit từ 1,5Mbps đến 15Mbps. Tiêu chuẩn MPEG-2 áp dụng cho Truyền hình kỹ thuật số (SDTV), HDTV, Video theo yêu
đầu