tài liệu tham khảo đa truyền thông phần 6

Chia sẻ: Thái Duy Ái Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

127
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'tài liệu tham khảo đa truyền thông phần 6', công nghệ thông tin, đồ họa - thiết kế - flash phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: tài liệu tham khảo đa truyền thông phần 6

MULTIMEDIA MULTIMEDIA Lecturer: Nguyen Duy Nhat Vien July, 2006. 1 TÀI LI U THAM KH O THAM • CMPT 365 Course Contents, Spring 2000, Website: http://www.cs.sfu.ca/CourseCentral/365/li/index.html • “Principles of Digital Audio”, Ken C.Pohmanm Fourth Edition McGraw-Hill. • “Digital Video processing”, A. Murat Tekalp, University of Rochester, Prentice Hall PTR. • “Multimedia processing”, Andrew Calway, COMS72200. • “Fundamentals of Digital Image Processing”., Anil.K.Jan, Prentice Hall, 1996. • MPEG Home Page, http://www.cselt.it/mpeg/ • “Emerging Wireless Multimedia Services and Technologies”, JohnWileySons, Aug 2005 • “Multimedia Content and the Semantic Web Standards Methods and Tools”, John Wiley Sons, Jun 2005 • “Introduction To Digital Audio Signal Processing”, Davide Rocchesso, 2003 Page 2
N I DUNG DUNG • T NG QUAN • K THU T AUDIO • K THU T VIDEO Page 3 VIDEO VIDEO ENGINEERING ENGINEERING 4
CƠ S VIDEO VIDEO • Các d ng c a tín hi u Video màu –Tín hi u video thành ph n: • Các tín hi u video thành ph n ñư c x lý riêng l . - T p các thành ph n RGB: Là các tín hi u cơ b n video màu ñư c camera cung c p. Ba tín hi u màu có cùng ñ r ng băng t n. - T p các thành ph n Y, R-Y, B-Y: Là t h p c a các giá tr màu cơ c n. Thông thư ng tín hi u Y có băng t n r ng hơn hai tín hi u R-Y và B-Y. Tái t o hình nh t t nh t nhưng yêu c u băng thông và ñ ng b t t cho các thành ph n. –Tín hi u video t ng h p: Là tín hi u video mà trong ñó thông tin ñ chói (luminance), màu (chrominance) và ñ ng b (synchronization) ñư c ph i h p v i nhau (theo t n s , th i gian và biên ñ ) ñ t o ra m t tín hi u duy nh t. Ph năng lư ng t p trung vào hài c a t n s tín hi u quét dòng. Cho phép quét cách dòng ñ nh n ñư c c m nh n t t hơn. Yêu c u băng thông nh , không ñ ng b nhưng x lý khó khăn. Page 5 CƠ S VIDEO VIDEO • Video tương t • Thông tin v c nh v t truy n ñi mang các tính ch t v ñ choi, màu s c và s thay ñ i theo th i gian. • M t tín hi u video bao g m các nh theo trình t th i gian, m i nh bao g m ñi m nh. Các ñi m nh mang thông tin v ñ chói và màu s c c a v t th , c nh quan. – K thu t quét Quét liên t c: T n s quét l n. Quét cách dòng: Gi m ñư c t n s quét dòng nhưng v n ñ m b o ñư c c m nh n liên t c, không b trôi, nh p nháy Hình 3-1 Quét liên t c và quét cách dòng Page 6
CƠ S VIDEO VIDEO • ð c ñi m c a video tương t • Tín hi u ñơn c c, m c 1 chi u (DC=0V) bi u di n m c ñen và 0.7V bi u di n m c tr ng. –25mV bi u th m c xoá. Hình 3-2 Tín hi u video tương t ñi u ch âm Page 7 CƠ S VIDEO VIDEO • Các tiêu chu n video màu – NTSC Video: 525 dòng trên m t khung, 30 khung hình trong m t giây. Quét cách dòng. Chia làm hai trư ng (m i trư ng 262.5 dòng). Có 20 dòng d tr cho thông tin ñi u khi n t i th i ñi m b t ñ u m i trư ng. Phù h p vì ñ phân gi i c a Laser Disk và S-VHS là 420 và TV thông thư ng có ñ phân gi i kho ng 320 dòng. Hình 3-3 Tín hi u video v i thông tin ñi u khi n Page 8
CƠ S VIDEO VIDEO Bi u di n màu: NTSC s d ng ki u màu YIQ. Thành ph n t ng h p =Y+Icos(fsct)+Qsin(fsct). Trong ñó, fsc là t n s c a sóng mang ph c a màu. – PAL Video: 625 dòng trên m t khung, 25 khung hình trong m t giây. Quét cách dòng. Khung g m hai trư ng ch n l , m i trư ng 312.5 dòng. S d ng ki u màu YUV. D i t n tín hi u chói Y r ng 5MHz. Tín hi u U và V ñư c xác ñ nh theo công th c: V=0.877(R-Y)=0.615R-0.515G-0.100B U=0.493(B-Y)=-0.147R-0.293G+0.473B Page 9 CƠ S VIDEO VIDEO • Video s – Thu n l i: • Truy c p ng u nhiên tr c ti p thu n ti n, • Vi c t o, lưu tr và ghi ñ c nhi u l n không nh hư ng ñ n ch t lư ng nh. • Không c n xung xoá và xung ñ ng b . • X lý thu n ti n, không g p tr ng i v gi i h n t n s , băng thông. – Khó khăn • Tuy nhiên, tín hi u s g p m t s tr ng i xoay quanh v n ñ v tính hi u qu , ch ng h n b l c s có giá thành tương ñ i cao. – Tiêu chu n l y m u màu: • Thu n l i trong vi c x lý ñ i v i tín hi u video thành ph n, nhưng băng thông yêu c u l n. • ði m khác nhau ch y u c a các tiêu chu n l y m u là t l gi a t n s l y m u và phương pháp l y m u tín hi u chói và các tín hi u màu. T n s chu n là 3,375MHz. M u tín hi u ñư c l y ch ñ i v i ph n t tích c c c a tín hi u video. C u trúc l y m u là tr c giao. Page 10
CƠ S VIDEO VIDEO 4:4:4: T n s l y m u màu cho các thành ph n Y, CR, CB là 13.5MHz. 4:2:2: 4:4:4 4:2:2 Y: 13.5MHz, CR, CB là 6.75MHz. Khi gi i mã, màu ñi m nh sau ñư c suy t ñi m nh trư c. 4:1:1: Y:13.5MHz,CR, CB là 3.375MHz. 4:2:0: Y:13.5MHz,CR, CB là 3.375MHz. L y 4:1:1 4:2:0 m u màu xen k . L y m u Y, CR, CB L ym uY L y m u CR L y m u CB Hình 3-4 Các tiêu chu n l y m u màu Page 11 CƠ S VIDEO VIDEO • Tín hi u video s nh t ði m nh Mang thông tin v ñ chói, màu s c Hình 3-5 Video s Page 12
CƠ S VIDEO VIDEO • Các tiêu chu n video s c a CCIR (Consultative Committee for International Radio) CCIR CCIR 601625/50 601525/60 PAL/SECAM CIF QCIF NTSC ð phân gi i chói 720x480 720x576 352x288 176x144 ð phân gi i s c 360x480 360x576 176x144 88x72 L y m u màu 4:2:2 4:2:2 4:2:0 4:2:0 S trư ng /s 60 50 30,15,10,7.5 30,15,10,7.5 Cách quét Cách dòng Cách dòng Liên t c Liên t c Page 13 JPEG • Khái ni m • Chu n JPEG mô t m t h k thu t nén nh cho tone liên t c (m c xám hay màu) c a nh. JPEG khai thác ñ dư th a sinh lý th giác trong nh. JPEG ñư c ti n hành vào tháng 3 năm 1986, ñ n tháng 1 năm 1988 thì JPEG ñư c nh t trí v i gi i pháp DCT thích nghi ñ c i thi n và tăng cư ng nh. • DCT liên t c: nh ñư c mã hoá t trái sang ph i, t trên xu ng dư i d a vào DCT. • DCT lu ti n: nh mã hoá quét ph c h p theo ch ñ phân gi i không gian cho các ng d ng băng h p • Không t n hao: Khôi ph c chính xác, t l nén th p, ch lo i b thông tin không c m nh n ñư c. Baseline • Th b c (phân c p): Mã hoá quét ph c Th b c h p phân gi i không gian, hi u qu v i nh ng nh có ñ phân gi i cao. Tài li u này ch xét DCT liên t c. DCT DCT Không liên t c lu ti n t n hao Hình 3-6 Các ki u ho t ñ ng c a JPEG Page 14
JPEG • Mã hoá JPEG Hình 3-7 Mã hoá JPEG Page 15 JPEG • Chuy n ñ i Cosin r i r c DCT (Discrete Cosine Transform) Hình 3-8 DCT • DCT thu n: • DCT ngư c: Page 16
JPEG • Ví d DC 98 92 95 80 75 82 68 50 591 106 -18 28 -34 14 18 3 97 91 94 79 74 81 67 49 35 0 0 0 0 0 0 0 95 89 92 77 72 79 65 47 -1 0 0 0 0 0 0 0 93 87 90 75 70 77 63 45 3 0 0 0 0 0 0 0 91 85 88 73 68 75 31 43 -1 0 0 0 0 0 0 0 89 83 88 71 66 73 59 41 0 0 0 0 0 0 0 0 87 81 84 69 64 71 57 39 -1 0 0 0 0 0 0 0 85 79 82 67 62 69 55 37 0 0 0 0 0 0 0 0 17 7 F (0, 0) = ∑∑ f (i, j ) = 591 • Thành ph n DC: 8 Các giá tr còn l i là thành ph n AC i =0 j =0 • • Nh n xét: DCT làm gi m ñ tương quan không gian c a thông tin trong kh i, bi u di n DCT có ñ dư th a thông tin ít hơn, ñ ng th i, DCT ch a thông tin v n i dung t n s không gian c a thông tin trong kh i, d a vào ñ c tính sinh lý th giác, ta ch mã hoá nh ng h s DCT quan tr ng, nén. Page 17 JPEG • Lư ng t hoá • Lư ng t các h s F(u,v) ñ gi m s bits. • Các h s tương ng v i các tín hi u t n s th p là các giá tr l n nên ph i ñư c lư ng t chính xác. • Các h s tương ng v i các tín hi u t n s cao (AC) có giá tr bé nên cho phép sai s , ta có th chia v i m t s l n hơn. • Lư ng t hoá thay ñ i theo kho ng cách ñ ñ t ñư c hi u qu nén cao.  q (u , v)   F (u , v) + 2   F (u , v)  Fq (u , v) =   = round    q (u , v)  q (u , v)     • Trong ñó, q(u,v) là giá tr trong b ng lư ng t hoá 8x8, tuỳ thu c vào kênh chói hay kênh s c. • M t ngư i ít c m nh n ñư c các n i dung t n s cao và càng kém ñ i v i các n i dung t n s cao c a kênh s c Page 18
JPEG • Ma tr n lư ng t kênh chói và kênh s c: tăng 16 11 10 16 24 40 51 61 17 18 24 47 99 99 99 99 12 12 14 19 26 58 60 55 18 21 26 66 99 99 99 99 14 14 16 24 40 57 69 56 24 26 56 99 99 99 99 99 14 17 22 29 51 57 69 56 47 66 99 99 99 99 99 99 18 12 37 56 68 109 103 77 99 99 99 99 99 99 99 99 24 35 55 64 81 104 113 92 99 99 99 99 99 99 99 99 49 64 78 87 103 121 120 101 99 99 99 99 99 99 99 99 72 92 95 98 112 100 103 99 99 99 99 99 99 99 99 99 Ma tr n lư ng t kênh s c Ma tr n lư ng t kênh chói • Nh n xét: H s lư ng t q(u,v) càng xa thì có giá tr càng l n, k t qu c a các thành ph n ñư c lư ng t có t n s càng cao càng ti n v 0. ðây là quá trình t n hao thông tin duy nh t trong nén nh không t n hao. Page 19 JPEG • Quét zigzag • Ánh x ma tr n 8x8 thành vector 1x64, ñáy c a vector là giá tr EOB (End of Block). • M c ñích: Nhóm các thành ph n t n s th p vào ñ nh c a vector. 0 40 • Ví d : Xét ví d trên, v i các thành ph n ñã ñư c lư ng t hoá 10 DC AC(0,7) 3 40 10 -2 2 1 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 Quét zigzag 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 .. 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 AC(7,7) AC(7,0) 0 0 0 0 0 0 0 0 .. 64 EOB Hình 3-9 Quét zigzag Page 20
JPEG • ði u ch xung mã sai bi t trên các thành ph n DC • Thành ph n DC là thành ph n ñ u sau quét zigzag. • Giá tr c a thành ph n DC là l n, thay ñ i nhưng g n v i giá tr c a block trư c ñó. DPCM cho tp DC 15 • ði u ch DPCM cho thành ph n DC. Không có bư c ch y 0 0,10 • Mã hoá lo t dài cho thành ph n AC trư c giá tr 10 0,3 • Tr thành ph n DC, các thành ph n còn l i là AC Có 2 bư c ch y 0 trư c g m nhi u giá tr 0 liên ti p. 2,-2 giá tr -2 • Mã hoá lo t daì giá tr 0 s mang l i hi u qu r t 0,2 cao. 7,-1 • Ví d : Gi s block trư c có giá tr c a thành ph n EOB K t thúc kh i DC là 25. K t qu như hình bên. Hình 3-10 Mã hoá các thành ph n DC và AC Page 21 JPEG • Mã hoá Entropy • Mã hoá Entropy s d ng k thu t mã hoá Huffman v i các b ng mã hoá g m b ng phân lo i và b ng Huffman d a vào ñ c tính th ng kê c a tín hi u. • Mã hoá Entropy cho thành ph n DC: Các h s DC sai l ch Phân lo i T mã (chói) -255…-128; 128…255 8 1111 110 -127…-64; 64…127 7 1111 10 -63…-32; 32…63 6 1111 0 -31…-16; 16…31 5 1110 -15…-8; 8…15 4 110 -7…-4; 4…7 3 101 -3;-2; 2;3 2 01 -1;1 1 00 0 0 100 Hình 3-11 B ng phân lo i và b ng Huffman cho thành ph n DC chói Page 22
JPEG • Sơ ñ mã hoá 15 ~ lo i 4 ∆=40-25=15 40 Mã hoá DPCM B ng phân lo i B ng Huffman H s DC DC trư c =25 sau quét lo i 4 có mã 110 15 zigzag Mã hoá nh phân 110 1111 15 mã nh phân là 1111 • Hình 3-12 Mã hoá entropy thành ph n DC • Mã hoá các thành ph n AC • Các t mã v i ñ dài thay ñ i có t n su t xu t hi n cao ñư c mã hoá ng n và ngư c l i. Quá trình mã hoá như v y g i là mã hoá ñ dài t mã thay ñ i VLC. • B ng phân lo i gi ng như b ng phân lo i c a thành ph n DC nhưng khác b ng Huffman. Page 23 JPEG Bư c ch y Phân lo i ð dài mã T mã 0 1 2 00 0 2 2 01 0 3 3 100 0 4 4 1011 1 1 4 1100 1 2 6 111001 2 1 5 11011 2 2 8 11111 000 3 1 6 111 010 4 1 6 111 011 5 1 7 1111 010 6 1 7 1111 011 EOB 4 1010 Hình 3-13 B ng Huffman các h s AC Page 24
JPEG 10 ~ lo i 4 Bư c ch y 0,2 Bư c ch y 0,10 2 ~ lo i 2 M c 10,-2 2,-2 Mã hoá RLC B ng phân lo i B ng Huffman AC lo i H s AC sau quét bư c ch y 0, lo i 4 có mã 1011 10,2 zigzag bư c ch y 2, lo i 2 có mã 11111000 • Ví d trên: Mã hoá nh phân 1011 1010 10 mã nh phân là 1010 11111 000| 01 2 ~’10’; -2~ ’01’ 1011 1010 0,10 01 11 0,3 VLC 11111 000 01 2,-2 01 10 0,2 11111 001 0 7,-1 1010 EOB Hình 3-14 Mã hoá entropy thành ph n AC Page 25 CÁC CHU N NÉN VIDEO • H.261 • H.263 • MPEG-1 • MPEG-2 • MPEG-4 • MPEG-7 Page 26