n video bằằng cng cáách gi ch giảảm m

1,35MHz (giảảm băng t m băng tầầnn--nnéén)n)

: 1,2  1,35MHz (gi entropy trong Video dư thừừa va vàà entropy trong Video ng kê a theo thốống kê

ng nhau: rấất nhi t nhiềều, u,

U VIDEO / AUDIO: IIIIII. N. NÉÉN TN TÍÍN HIN HIỆỆU VIDEO / AUDIO: n thông tíín video b KT tương tựự: N: Néén thông t °° KT tương t đđộộ rrộộng băng t u < 1,2 MHz ng băng tầần mn mààu < 1,2 MHz Trong R601: °° Trong R601: Y: 5,75 MHz Y: 5,75 MHz CCrr/C/Cbb: 1,2 3.1. ĐĐộộ dư th 3.1. a. a. Dư thDư thừừa theo th CCáác gic giáá trtrịị ddữữ liliệệu thông tin gi vvíí ddụụ ccáác vc vùùng cng cóó mmứức gic giốống nhau ( u thông tin giốống nhau: r ng nhau (dư th dư thừừa, la, lặặp lp lạại):i):

a không gian dư thừừa không gian

a 1 chuỗỗi i ảảnh: nh: dư th

dư thừừa tha thờời i n mã hoáá 1 d1 dữữ liliệệu giu giốống ng

nh nhậận dn dạạng cng cáác pixels gi i tương quan dữữ liliệệu (decorrelation), v

p trung hầầu hu hếết năng lư ng nhau gọọi li làà c pixels giốống nhau g u (decorrelation), víí ddụụ ddùùng ng i pixels t năng lượợng cng củủa kha khốối pixels

+ V+ Vùùng ng ảảnh rnh rộộng: ng: dư th (n(nềền n ảảnh đnh đềều)u) ng giữữa 1 chu + V+ Vùùng gi gian (chỉỉ ccầần mã ho gian (ch i mã) nhau vàà llặặp lp lạại toi toààn bn bộộ ởở phphầần gin giảải mã) nhau v QuQuáá trtrìình nh gigiảải tương quan d DCT (tậập trung h DCT (t o 1 sốố íít ht hệệ ssốố).). vvàào 1 s a tâm sinh lý b. b. Dư thDư thừừa tâm sinh lý

MMắắt ti c sample không đềều nhau (ch u nhau (chóói, i,

t tiếếp nhp nhậận cn cáác sample không đ y 1 sai sốố u không nhììn thn thấấy 1 sai s mmààu): Nu): Nếếu không nh

y không cóó ttáác đc độộng lên ch sai sốố nnàày không c

ng thu ng lên chấất lưt lượợng thu nh khôi phụục; c; Do đDo đóó ccóó ththểể loloạại bi bỏỏ mmộột st sốố gigiáá

đo trung bìình nnh nộội dung thông tin/ m i dung thông tin/ mẫẫu nhu nhịị Entropy ( (đo trung b

hơn (gi(giáá trtrịị nhnhịị phân c phân củủa a

entropy, i giáá trtrịị entropy,

ththìì sai s nhnhậận n ảảnh khôi ph trtrịị c.c. Entropy phân) phân)  SSựự kikiệện cn cóó xxáác suc suấất nht nhỏỏ hơn sample) sẽẽ cho thông tin nhi sample) s  NNếếu nu néén video gi ththìì mmộột st sốố thông tin

u hơn.. cho thông tin nhiềều hơn n video giảảm tm tốốc đc độộ bit dư bit dướới gi thông tin ảảnh bnh bịị mmấấtt t (HVS): c trưng củủa ma mắắt (HVS): ĐĐặặc trưng c

(3.1)

Contrast

I;

cöôøng ñoä

saùng

 

I max I max

I min I min

Độ nhạy về contrast của HVS

Độ nhạy về contrast của HVS

Tần số kg cao

chrominance

1

100

50

0,1

Tần số kg thấp

luminance

10

0,01

f/ Hz

Tsố k/g [chu kỳ/độ]

0,001

1

50

100

10

50

1

1

5

10

Hình 3.1 Hình 3.2

chu soá kyø

Ñoä

phaân aûnh giaûi

[

ckyø

0 ]/

Goùc

 nhìn

2

w d2

w d

 arctan  

  

 3,57  

 0 ][  

Ñoä

phaân giaûi

(3.2)

soá ñoä

Ñoä

 töông phaûn

I max I max

doøng hình roäng aûnh  I min  I min

g

n

ộ

r

ộ

W = đ

d= khoảng cách

Imax

(sóng)

Imin

chu kỳ

Hình 3.3

3.2. KKỹỹ thuthuậật gi 3.2. u video: (c(cóó 2 nh2 nhóóm): m):

Nén video

Không tổn thất

Tổn thất

NNéén cn cóó ttổổn thn thấất vt vàà NNéén không t t giảảm (nm (néén) dn) dữữ liliệệu video: n không tổổn thn thấấtt

DCT VLC RLC

DPCM

Tách vùng xoá

fsamp thấp (băng con)

Lượng tử hoá, VLC Cho các hệ số DCT

 Huffman  mã hoá entropy

Dùng cho tín hiệu màu C

JPEG, MPEG-1/2,DV Chỉ các giá trị của sample 0 là được mã hoá theo số chạy (RUN); Còn các giá trị =0 dọc theo dòng quét (tạo lại bằng tách tương quan DCT)

Hình 3.4

+ Mã hoá DPCM

e' e

Video V+

Lấy mẫu

Ra

 -

p v'

Dự báo

Hình 3.5

Mã hoá entropy +  + e=v-p - sai số dự báo

e’ - sai số lượng tử hoá

v’ = e’+p - tín hiệu khôi phục

+ Giải mã DPCM

+ + e' v'

Ra

Giải mã entropy

 + p

Dự báo

Hình 3.6

+ + Mã hoMã hoáá ddùùng DCT ng DCT  CCáác bưc bướớc mã ho

DCT (1 chiềều):u): c mã hoáá DCT (1 chi 8 pixel chói liên tiếp trong 1 dòng 98 92 95 80 75 82 68 50

c pixel theo a chuỗỗi ci cáác pixel theo

1. Biểểu diu diễễn biên đ 1. Bi i gian: ththờời gian:

0

n biên độộ chchóói ci củủa chu Biên độ pixel chói

t i pixel a chuỗỗi pixel

2. L2. Lấấy my mứức DC trung b

t

0

c DC trung bìình cnh củủa chu Mức DC pixel chói

3. T3. Tììm phương sai t m phương sai từừ mmứức trung b c trung bìình cnh cáácc

pixel chóói.i. pixel ch

Phương sai pixel chói

0

t

4. Biểểu diu diễễn phn phổổ ccủủa ca cáác pixel ch 4. Bi c pixel chóói ti từừ

Năng lượng

f

0

6,75 MHz

(6,75 MHz) sample (6,75 MHz) 0Hz0Hz1/2f1/2fsample

DCT c băng tầần vn vớới ci cáác hc hệệ ssốố DCT

Năng lượng

0

f fsample/2

ch thàành cnh cáác băng t 5. T5. Táách th tương ứứng cng củủa ta tíín hin hiệệu chu chóói.i. tương

i băng c trưng cho mỗỗi băng

Năng lượng

Nếu độ dư thừa không gian cao thì, AC  0

f

0 DC

AC

6. Biểểu diu diễễn cn cáác gic giáá trtrịị hhệệ ssốố đ đặặc trưng cho m 6. Bi con. con.

Biên độ pixel

Hàng 1

a. Khối DCT 2 chiều 99 82

92

95

80

75

68

50

99

97

91

94

79

74

81

67

49

50

95

89

92

77

72

79

65

47

l e x i p

0

t (Chiều ngang)

93

87

90

75

70

77

63

45

c á c

Biên độ pixel Biên độ pixel

91

85

88

73

68

75

61

43

8 X 8

89

83

86

71

66

73

59

41

i ố h K

85 85 37

87

81

84

69

64

71

57

39

Hàng cuối

t

0 0

85 79 82 67 62 69 55 37

(Chiều ngang)

cột cuối

Cột 1 Biên độ pixel

Biên độ pixel

99

85

t(chiều đứng)

t (chiều đứng)

0

50 37 0

Hình 3.7

Giá trị hệ số khối 8 X 8 DCT

591

106

-18

28

-34

14

18

50

35

0

0

0

0

0

0

0

-1

0

0

0

0

0

0

0

3

0

0

0

0

0

0

0

-1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

 Tách phổ năng lượng theo (hàng, cột)

 Biểu diễn các hệ số DCT , hàng cột

 

 

FDCT: FDCT:   )v,u(F )v,u(F

).k,j(f ).k,j(f

cos cos

cos cos

  v)1k2( v)1k2( 16 16 (3.3)

)v(C)u(C )v(C)u(C 4 4 -v) caùc

7 7 7 7         0k 0j 0k 0j heä soá

  u)1j2( u)1j2( 16 16 cuûa khoái 8x8 DCt

F(u,

)k,j(f

 sample goác

trong khoái

8x8

pixel choùi

:u

0...7

taàn- soá

khoâng gian ngang

:v

0...7

taàn- soá

khoâng gian ñöùng

0 vu, neáu ,

C(u),

C(v)

1,2,3,...,

7

1    2  vu, neáu , 1

IDCT:  )k,j(f

)v,u(F).v(C)u(C

cos

cos

 u)1j2( 16

7 7     0k 0j

 v)1k2( 16 (3.4)

a. Khối DCT 3 chiều

Hệ số DC

500

400

0

200

2

4 v

6

0 -200

0

1

2

3

4

5

6

7

Hình 3.8

u

Điều khiển phản hồi

VLC

DCT

buffer

Dữ liệu vào

Làm tròn trọng số

Ra (nén)

Phân tích

Điều khiển tiến

+ Quá trình giảm dữ liệu nhờ DCT

Hình 3.9

Khối DCT lượng tử hóa

Bảng trọng số

Khối ID (Nhận dạng)

chọn tốc độ bit ra

Huffman

giá trị DCT

+ Quá trình giảm dữ liệu cụ thể

DCT

RLC VLC

buffer

Ra

Quét Zig-zag

Lượng tử hóa

Y CR CB

Tạo macro- block

Khối 8X8 pixel

Hệ số DC, giải mã (DPCM)

Quét Zig-zag

Hệ số thang độ Một số hệ số 0 (sau hệ số DC) được mã hoá =1; số lượng 0 chạy trước 1 hệ số 0

Đặt các từ ngắn cho các mức đều nhau, đặt các từ dài cho các mức xảy ra không đều

Hình 3.10

Bảng Huffman

Bảng trọng số

+ Giải mã DCT

VLC

RLC

IDCT

Tách khối macro-block

đảo Zig-zag

Lượng tử hóa

Y CR CB

Giải mã hệ số DC dùng DPCM

Hình 3.11

t giảảm dm dữữ liliệệu không gian

i gian: u không gian -- ththờời gian: ch = phầần n c frames (chênh lệệch = ph

dư thừừa. Gi

a frame trướớc. c.

a. Giảảm bm bằằng cng cáách: ch: chênh nh IDCT (khôi phụục cc cáác gic giáá trtrịị chênh frame, tổổng hng hợợp p i 8x8 pixel) vàà đ độộ trtrễễ frame, t chênh lệệch vch vớới ci cáác gic giáá trtrịị ccủủa frame trư đi khốối pixel g i pixel dựự bbááo tro trừừ đi kh

i pixel gốốc c  khkhốối sai i sai ng thìì khkhốối di dựự u không cóó chuy chuyểển đn độộng th

+ + KKỹỹ thuthuậật gi Dư thừừa gia giữữa ca cáác frames (chênh l  Dư th ng); phầần cn cốố đ địịnh lnh làà dư th đđộộng); ph ng quáá trtrìình IDCT (khôi ph ddùùng qu llệệch cch củủa kha khốối 8x8 pixel) v ccáác gic giáá trtrịị chênh l KhKhốối pixel d ssốố ddựự bbááo. No. Nếếu không c o không thoảả mãn. mãn. bbááo không tho

DCT/DPCM: Mã hoMã hoáá DCT/DPCM:

Ra

VLC

Lượng tử hóa

2-D DCT

Khối pixel gốc frame (n+1)

Khối sai số dự báo

+

IDCT

Khối dự báo frame n

 +

Hình 3.12

Trễ frame

Giải mã DCT/DPCM:

Khối sai số dự báo +

Khôi phục video

Giải mã VLC

Giải lượng tử hóa

Đảo 2-D IDCT

Trễ frame

Hình 3.13

++ KKỹỹ thuthuậật bt bùù chuy chuyểển đn độộng:ng:

t giữữa 2 frames k

c chi tiếết nt nàày trong frame đang x a 2 frames kềề.. c chi tiếết gi ch chuyểển dn dịịch cch cáác chi ti ng 1 vector chuyểển đn độộng đng đểể chchỉỉ ththịị vvịị trtríí (to(toạạ y trong frame đang xéét. t.

1 macroblock (chỉỉ ddùùng ng chuyểển đn độộng nh

 TTáách chuy  DDùùng 1 vector chuy đđộộ) m) mớới ci củủa ca cáác chi ti ng chỉỉ ththịị totoạạ đ độộ ccáác khc khốối i ((đã nđã néén) n) Vector chuyểển đn độộng ch Vector chuy i trong frame đang xéét tt tạại i trong frame trướớc sc sẽẽ llặặp lp lạại trong frame đang x trong frame trư chuyểển đn độộng ng mmộột tot toạạ đ độộ mmớới (gi (gọọi li làà ddựự bbááo bo bùù chuy interframe). interframe). ng nhờờ 1 macroblock (ch  XXấấp xp xỉỉ chuy cho Y). Vector chuyểển dn dịịch xch xấấp xp xỉỉ cho mcho mỗỗi i cho Y). Vector chuy macroblock. macroblock.

c vector chuyểển đn độộng +ng + đ độộ chênh l

ch mã hoáá chênh lệệch mã ho macroblock chuẩẩn n a macroblock đang xéét vt vàà macroblock chu c truyềền n c vector chuyểển đn độộng)ng) đư đượợc truy phân giảải cao hơn ng nhau hihiệệu quu quảả đ độộ phân gi i cao hơn. C. Cáác kc kỹỹ

 CCáác vector chuy DCT củủa macroblock đang x DCT c (x(xáác đc địịnh bnh bằằng cng cáác vector chuy ccùùng nhau thuthuậật xt xáác đc địịnh vector chuy

nh vector chuyểển đn độộng:ng: ng khốối block matching (n i block matching (nếếu chênh l u chênh lệệch ch -- ThThíích ch ứứng kh

chênh lệệch cch củủa kha khốối hi hệệ ssốố DCT, v ng truyềền đn đếến bn bộộ gigiảải i DCT, víí ddụụ::

llàà min)min)  Thông tin vector chuy Thông tin vector chuyểển đn độộng truy mã theo độộ chênh l mã theo đ Mã hoMã hoáá DCT d DCT dựự bbááo bo bùù chuy chuyểển đn độộng:ng:

Frame sai số dự báo (chênh lệch giữa frame dự báo và frame đang xét)

DCT

VLC

video frame

Lượng tử hóa

ghép kênh

frame dự báo

+

IDCT +

bù

Trễ cố định

Vector chuyển động

VLC

Xấp xỉ chuyển động

Hình 3.14

u video i frame dữữ liliệệu video intraframe): chỉỉ gigiảảm đm độộ dư th

nh kháác.c. a không dư thừừa không intraframe. Đư Đượợc xc xếếp trong c p trong cáác c n cho ảảnh kh

b) b) Frame P

ng tiếến vn vàà intra (n

n cho cáác frames B v

c) c) Frame B

+ + CCáác loc loạại frame d Frame  ((intraframe): ch a) a) Frame gian (néén vn vừừa pha phảải) i) intraframe. gian (n i không cóó chuchuẩẩn cho khkhốối không c Frame P (d(dựự bbááo tio tiếến): ch chuyểển đn độộng ti chuy chuchuẩẩn cho c Frame B (d(dựự bbááo 2 chi c macroblock bùù chuy ccáác macroblock b macroblock loạại intra (n vvàà macroblock lo c macroblock bùù n): chứứa ca cáác macroblock b n cao hơn ). D). Dùùng lng lààm m intra (néén cao hơn c P tương lai.. c frames B vàà ccáác P tương lai i suy 2 hư hướớng): Ch o 2 chiềều, nu, nộội suy 2 ng): Chứứa a ng tiếến, ln, lùùi, i, 2 2 hưhướớng ng chuyểển đn độộng ti i intra (néén cao nh n cao nhấất) t)

: Chuổổi GOP c 2 thông sốố::

d) d) NhNhóóm m ảảnh GOP mm-- ssốố frames t i GOP cóó 2 thông s n frame cuốối i u cho đếến frame cu

B(P)t B

R-601:

nh GOP: Chu frames từừ  đ đầầu cho đ p theo c frame  titiếếp theo (P)trưrướớc frame a 2 frames P frame B giữữa 2 frames P nn -- ssốố frame B gi

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10

Cấu trúc:

B

I

I

B

B

P

B

B

P

B

BBPBBPBB

Hình 3.15

Cấu trúc:IP

Cấu trúc:IB I B I

Cấu trúc:IBP P B I

I

P

Hình 3.18 Hình 3.16 Hình 3.17

Cấu trúc dòng dữ liệu MPEG

4:2:0

8X8 8X8

CB CR

8X8 8X8

Y Macroblock

Y CB CR

slice

Frame

frame

GOP

Hình 3.19

n video: c tiêu chuẩẩn nn néén video:

++ MMụục đc đíích cch cáác tiêu chu a. Ta. Táách dư th ch dư thừừa va vàà dung sai c a HVS đểể dung sai củủa HVS đ

gigiảảm dm dữữ liliệệu u ảảnh gnh gốốc.c.

n theo 1 b. Biểểu diu diễễn n dòng ddữữ liliệệu đưu đượợc nc néén theo 1 b. Bi địịnh dnh dạạngng đ ++ LLớớp cp cấấu tru trúúc dc dữữ liliệệu:u: JPEG: 6 l6 lớớp p 3.2.1. JPEG: 3.2.1.

i 8x8 sample 1. DU (data unit): gồồm 1 khm 1 khốối 8x8 sample 1. DU (data unit): g 2. MCU (Minimum coded unit): nhóóm nhm nhỏỏ 2. MCU (Minimum coded unit): nh , 1 khốối Ci CRR,, i Y, 1 khốối Ci CBB, 1 kh

nhnhấất, gt, gồồm 2 khm 2 khốối Y, 1 kh u DU. ggồồm nhim nhiềều DU.

coded Segment): gồồmm

trên xuốống dư ng dướớii

3. ESC (Entropy -- coded Segment): g 3. ESC (Entropy u MCU nhinhiềều MCU t (scan): quéét tt từừ trên xu 4. Quéét (scan): qu 4. Qu 5. Frame: 5. Frame: nh PL: 6. L6. Lớớp p ảảnh PL:

: 15/1 (JPEG) NNéén n ảảnh tnh tĩĩnh tnh tốối ưui ưu: 15/1 (JPEG)

3.2.2. MPEGMPEG--1/2:1/2: 6 l6 lớớpp 3.2.2.

ch thướớcc

m 8x8 pixels 1. Block: gồồm 8x8 pixels 1. Block: g 2. Macroblock MB: gồồm 1 nhm 1 nhóóm cm cáác khc khốốii 2. Macroblock MB: g 16x16 pixels. Kíích thư DCT cóó ccửửa sa sốố 16x16 pixels. K DCT c ccủủa ca cửửa sa sổổ phphụụ thuthuộộc cc cấấu tru trúúc lc lấấy my mẫẫu u R.601: R.601:

2

1

5

7

4:2:2 MB

4

3

Y

6 CB

8 CR

2

1

5

6

4:2:0 MB

4

3

CB CR

Y

2

1

5

6

4:1:1 MB

4

3

CB CR

Y

Header của MB chứa thông tin về Y,CB,CR và vector bù chuyển động

c nhiềều MB liên ti

u MB liên tiếếpp 3. Slice: gồồm 1 hom 1 hoặặc nhi 3. Slice: g (I,P,B). i mã hoáá (I,P,B). 4. Picture: cho biếết lot loạại mã ho 4. Picture: cho bi i gian 25 bit, chứứa mã đi 5. GOP: Header cóó ththờời gian 25 bit, ch 5. GOP: Header c a mã điềều u

khikhiểển VTR, thông tin th

i gian. n VTR, thông tin thờời gian. 6. Video Sequence: gồồm 1 hom 1 hoặặc nhi 6. Video Sequence: g u GOP, cóó c nhiềều GOP, c

header vàà mã kmã kếết tht thúúc chu header v c chuỗỗi.i.

Header

Mã đầu

Chuỗi Video1

Chuỗi Video2

Chuỗi Video3

Chỗi Video

GOP0 GOP1 GOP2 GOP3 GOP4 GOP5

Lớp GOP

B

I

P

B

I

B

Lớp frame

MB MB MB MB MB MB MB MB MB MB MB MB MB

Lớp slice

YY

Y CB

CR

Thuộc tính MB

Vector chuyển động

Lớp MB

DCT hệ số

EOB

Hình 3.20

Lớp khối DCT

Dữ liệu R-601

8x8(Y)

+ Tiêu chuẩẩn MPEG + Tiêu chu n MPEG--1 (ISO/IEC 11172) t

o dòng 1 (ISO/IEC 11172) tạạo dòng ng cho trò chơi n (video + audio): 1,5Mb/s, dùùng cho trò chơi

(1,2Mb/s); cóó khkhảả năng th năng thựực c

truytruyềền (video + audio): 1,5Mb/s, d điđiệện tn tửử, xu, xuấất bt bảản đin điệện tn tửử, , đđàào to tạạo, cho, chấất lưt lượợng ng ảảnh nh tương đương VHS (1,2Mb/s); c tương đương VHS hihiệện n ảảnh 4095x4095 pixel v 00Mb/s. nh 4095x4095 pixel vớới 1i 100Mb/s.

+ ĐĐịịnh dnh dạạng chung CSIF (C ommon Source ng chung CSIF (Common Source + Intermediate Format) đư đượợc dc dùùng lng lààm đm địịnh dnh dạạng ng Intermediate Format) o cho bộộ mã homã hoáá nnéén.n. chung đầầu vu vàào cho b chung đ

Định dạng R- 601

Định dạng CSIF

Quá trình biến đổi 

Lọc thập phân (LTP)

Y Y

Chỉ có mành lẻ

 525/60 - 720x480  625/50 - (720X576)

720x240 (720x288)

Y 360x240 (360x288)

LTP

LTP

Chỉ có mành CR lẻ 360x480 (360x576)

CR 360x240 (360x288) CR 180x240 (180x288) CR 180x120 (180x144)

LTP

LTP

Chỉ có mành CB lẻ 360x480 (360x576)

CB 360x240 (360x288) CB 180x240 (180x288) CB 180x120 (180x144)

Hình 3.21

+ + MEPGMEPG--11: (d: (dùùng theo CSIF l

ng theo CSIF làà chchíính) ch p (syntax), biểểu diu diễễn dòng bit mã ho nh) chỉỉ đ địịnh ngh n dòng bit mã hoáá/ gi nh nghĩĩa a / giảải i

nh P vàà BB

nh nghĩĩa ca cúú phphááp dòng bit mã ho

vvềề ccúú phphááp (syntax), bi 2 mode: mã, cmã, cóó 2 mode: n intraframe, tạạo o ảảnh Inh I + N+ Néén intraframe, t n interframe, tạạo o ảảnh P v + N+ Néén interframe, t + + MPEGMPEG--2: 2: ChChỉỉ đ địịnh ngh i mã (bậậc cao so v p dòng bit mã hoáá/ / i MPEG_1, cóó ththểể ttảải xui xuốống ng c cao so vớới MPEG_1, c

gigiảải mã (b MPEGMPEG--1).1).

p con củủa la lớớp gp gọọi li làà Profiles ( nh I,P,B); Profiles (ảảnh I,P,B);

 CCáác tc tậập con c vvàà ccáác Levels (m (80MB/s); chíính (20Mb/s); th (80MB/s); ch c): cao (100MB/s); cao 1440 c Levels (mứức): cao (100MB/s); cao 1440 p(4Mb/s) nh (20Mb/s); thấấp(4Mb/s)

3.3. ĐĐặặc đic điểểm cm củủa ca cáác chu 3.3. n video: c chuẩẩn nn néén video:

150:1 n: 2:1  150:1  TTỉỉ llệệ nnéén: 2:1 ng cao trong hậậu ku kỳỳ, x, xửử lý lý ảảnh; nh;  ChChấất lưt lượợng cao trong h y tin, truyềền phn pháát st sóóng.ng. p trong lấấy tin, truy ththấấp trong l  KhKhảả năng t i nhiềều lu lầần (in sao, x năng tạạo lo lạại nhi  TrTrễễ gigiữữa mã v a mã vàà gigiảải mã (ph

ch thướớc GOP, chu

mã homã hoáá, k, kíích thư ttổổng cng cộộng cho ph

n (in sao, xửử lý)lý) i mã (phụụ thuthuộộc vc vàào bo bộộ i GOP): Trễễ c GOP, chuỗỗi GOP): Tr p <1ms ng cho phéép <1ms nh chíính xnh xáác đc đếến 1 frame (Gop gi  DDựựng hng hìình ch m còn n 1 frame (Gop giảảm còn

Toác

chchỉỉ ), ),

(3.5)

 Tæ neùn soá

R ñoä R

(döõ lieäu goác) neùn) (ñaõ

+ V+ Vùùng ng ảảnh tnh tíích cch cựực APA (active picture area) c

c APA (active picture area) củủa a )/ 8 bit: 4:2:2: (Y,CBB, C, CRR)/ 8 bit: 4:2:2: (Y,C

frames/s

(3.6)

R422=(720+360+360).512x 29,97x 8=176,77 Mb/s Dòng/ frame

pixels/dòng

bit

4:2:0 (MPEG 4:2:0

2 MP@ML) (MPEG--2 MP@ML) = (720+360)x480x29,97x8=124,29 Mb/s RR420420= (720+360)x480x29,97x8=124,29 Mb/s

4:1:1 4:1:1

(

720

480

).

8x97,29x

58,103

s/Mb

R411

360 2

=25 Mb/s (4:1:1) DVCPRO=25 Mb/s (4:1:1)

360 2 n: 5) DVCPRO (tỉỉ ssốố nnéén: 5) DVCPRO (t  RRDVCPRO

Pixel 8

Pixel 711

Pixel 0

Pixel 719

Xoá mành

Dòng 1

Dòng 21

Mành 1

Xoá mành

SPA (704x480)

APA (720x483)

Dòng 261 Dòng 262

Định dạng 720x480

Hình 3.22

MJPEG (JPEG):  MJPEG (JPEG): n 1:3,5): chấất lưt lượợng ng ảảnh snh sạạchch R=48Mb/s (néén 1:3,5): ch R=48Mb/s (n R=24Mb/s: giảảm chm chấất lưt lượợng ng íít, dt, dùùng cho ph R=24Mb/s: gi ng cho pháátt

ssóóngng

ng VHS (3MHz băng t MHz băng tầần); n);

 MPEGMPEG--1:1: Ngang chấất lưt lượợng VHS (3 Ngang ch 360pixel x180 dòng 360pixel x180 dòng

2 MP@ ML tạại 9Mb/s coi l i 9Mb/s coi làà không m không mééo, o,

 MPEGMPEG--2:2: + MPEG--2 MP@ ML t + MPEG ch (truyềền phn pháát st sóóng)ng) ssạạch (truy + MPEG--2 MP@ LL: t + MPEG i < 5Mb/s 2 MP@ LL: tốốt tt tạại < 5Mb/s

2 4:2:2: sảản xun xuấất chương tr

t chương trìình (50Mb/s; ch nh (50Mb/s; chỉỉ Betacam SX c frame I, hậậu ku kỳỳ), v), víí ddụụ Betacam SX

MPEG-2 4:2:2@ ML

IBP

MPEG-2 MP@ ML

IB

G E P M

 MPEGMPEG--2 4:2:2: s ddùùng cng cáác frame I, h (18Mb/s), nếếu R<15Mb/s, th (18Mb/s), n u R<15Mb/s, thìì kkéém him hiệệu quu quảả

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Tốc độ bit [Mb/s]

5 10

40

20

30

Hình 3.33

Chất lượng ảnh phụ thuộc vào Profiles, GOP

Chuẩn

R

Phân giải không gian

Phân giải t frames/s

6464--128Kb/s

+ + ỨỨng dng dụụng:ng:

128Kb/s 7,57,5 1,555M 003030

176x144 Videophone H.261H.261 176x144  Videophone 352x288 0,384 Conference H.261H.261 352x288  Conference 352x288 Game MPEGMPEG--11 352x288  Game 720x576  TVTVtruytruyềền phn pháát t MPEGMPEG--22 720x576 720x576 MJPEG/ 720x576  Studio TV

0,384--1,555M 1,554Mb/s 3030 1,554Mb/s 30/25 4..9 Mb/s 30/25 4..9 Mb/s 30/25 50Mb/s 30/25  50Mb/s

Studio TV MJPEG/ 2 422 MPEGMPEG--2 422

1920x1280 100Mb/s 1920x1280 20Mb/s

30/25 100Mb/s 30/25 30/25 20Mb/s 30/25

studio MPEGMPEG--22 1920x1280  HDTVHDTV--studio  HDTVHDTVtruytruyềền phn pháát t MPEGMPEG--22 1920x1280

âm thanh (bằằng cng cáác c

i HAS (Human Auditory c ngườời HAS (Human Auditory ch phổổ âm thanh (b phân tíích ph c băng tầần gin giớới hi hạạn, rn, rộộng ng i = cáác băng t . HAS nhạạy: y: băng con. HAS nh /32 băng con ng 25/32

n Audio: 3.4. NNéén Audio: 3.4.  HHệệ ththốống th nh giáác ngư ng thíính gi System) giốống bng bộộ phân t System) gi c thông dảải = c mmạạch lch lọọc thông d 100Hz). Hiệện dn dùùng 25 100Hz). Hi gigiảảm m ởở ttầần thn thấấp vp vàà caocao

Mức áp lực âm

cao

thấp

dB 110

nghe

50

Ngưỡng tuyệt đối

khôngnghe

0

Hình 3.24

f

10Hz

5K 10K 20K

500

Mức thu nhận

dB 110 100

80

Che liên tục

Che trước

Che sau

50

Tín hiệu mặt nạ

10 0

t [ms]

250

300

150

200

100

-50

0

50 Hình 3.25

p hơn đồồ ththịị mmặặt nt nạạ) )

 Xung quanh 1kHz (t Xung quanh 1kHz (tạại mi mứức thc thấấp hơn đ ssẽẽ không nghe th không nghe thấấy y  loloạại bi bỏỏ

dư thừừa ca củủa ta tíín hin hiệệu audio, 2 k

u audio, 2 kỹỹ thuthuậật nt néén:n: vi ng mã hoáá vi i gian: Dùùng mã ho ch giữữa ca cáác c n chênh lệệch gi o miềền thn thờời gian: D khôi phụục phc phầần chênh l

i miềền tn tầần sn sốố: D: Dùùng cng cáác khc khốối ci củủa a

nh), biếến đn đổổi ti từừ

nh 1 sốố ccáác băng t i gian thàành 1 s c nhau c băng tầần khn kháác nhau

 LoLoạại bi bỏỏ dư th a. Mã hoáá ddựự bbááo mi a. Mã ho sai DPCM đểể khôi ph sai DPCM đ mmẫẫu ku kềề.. b. Mã hoáá bibiếến đn đổổi mi b. Mã ho c samples audio (PCM tuyếến tn tíính), bi ccáác samples audio (PCM tuy mimiềền thn thờời gian th trong miềền tn tầần sn sốố.. trong mi 2 phương ph  CCóó 2

phương phááp np néén dn dữữ liliệệu:u: n không tổổn thn thấấtt

a. Na. Néén không t b. Nb. Néén cn cóó ttổổn thn thấất t

Tín hiệu vào tương tự

12 bit

16 bit

16 bit

ADC 16 bit

Buffer (trễ)

Tạo thang độ

Dòng bit nén

Ghép kênh

3 bit

Tính thang độ

Mô hình HAS

Hình 3.26. Hệ thống mã hoá nén audio

3.4.1. NNéén không t 3.4.1. n không tổổn thn thấất (mã ho t (mã hoáá ddựự bbááo o

i gian): mimiềền thn thờời gian):

CCáác kc kỹỹ thuthuậật:t: n vi sai (DPCM): a. a. ThuThuậật tot toáán vi sai (DPCM):  TTíín hin hiệệu audio dư th u audio dư thừừa: ca: cáác âm l c âm c âm lặặp lp lạại, ci, cáác âm

p (tai íít nghe th t nghe thấấy)y)

ch audio thàành 25

băng con nh 25 băng con c băng con bằằng ng c), mã hoáá ccáác băng con b

thanh không thíích hch hợợp (tai thanh không th ng DPCM: Táách audio th  DDùùng DPCM: T c âm rờời ri rạạc), mã ho (ch(chứứa ca cáác âm r DPCM vàà ADPCM (th DPCM v ch nghi). ADPCM (thíích nghi).

b. b. LưLượợng tng tửử hohoáá:: entropy (VLC):  Mã hoMã hoáá entropy (VLC):

c băng con; C; Cáác c

n theo bậậc tăng t

c tăng tầần sn sốố (c(cáác hc hệệ y truyềền theo b n hơn ởở ttầần sn sốố ththấấp, cp, cáác hc hệệ ssốố ccóó đ độộ cao) ng 0 ởở ttầần sn sốố cao) hơn vàà bbằằng 0

BiBiểểu diu diễễn cn cáác hc hệệ ssốố lư lượợng tng tửử hohoáá ccáác băng con VLC nàày truy hhệệ ssốố VLC n ssốố ccóó đ độộ ddàài li lớớn hơn ddàài nhi nhỏỏ hơn v  Lư Lượợng tng tửử hohoáá::

sau ADC đượợc nhc nhóóm thm thàành cnh cáác khc khốối i

i gian (tạại đi đầầu ra ADC) v u ra ADC) vàà ttầần n u trong miềền thn thờời gian (t

nhi phân trong 1 b1 block đư

sample vàà 1 gi1 giáá trtrịị biên đ

lock đượợc tc tạạo thang o thang ng 1 i giáá trtrịị đư đượợc bic biểểu diu diễễn bn bằằng 1 biên độộ; ; Đây lĐây làà ququáá trtrìình nh bit đượợc xc xáác đc địịnh tnh từừ không đềều; Vu; Vịị trtríí bit đư

+ C+ Cáác gic giáá trtrịị sau ADC đư ddữữ liliệệu trong mi u ra FDCT). ssốố (t(tạại đi đầầu ra FDCT). + C+ Cáác gic giáá trtrịị nhi phân trong đđộộ (g(gọọi li làà ssốố mmũũ). M). Mỗỗi gi gigiáá trtrịị sample v lưlượợng tng tửử hohoáá không đ nh HAS. mô hmô hìình HAS.

3.4.2. NNéén cn cóó ttổổn thn thấấtt (t(tỉỉ llệệ nnéén 2:1 3.4.2. n 2:1  20:1) 20:1) bbằằng ng

không tổổn hao ““CCảảm thm thụụ không t

a HAS đểể ttáách cch cáác c

n hao””..  SSửử ddụụng đng đặặc đic điểểm không nh nh phầần phn phổổ ccóó biên đ cao (xoáá bbỏỏ ““dư th dư thừừa a

m không nhạạy cy củủa HAS đ biên độộ cao (xo ththàành ph ththụụ ccảảmm”” nnằằm dưm dướới đi đồồ ththịị ngư ngưỡỡng).ng).

i gian vàà mimiềền tn tầần sn sốố..

 CCáác kc kỹỹ thuthuậật:t: a. Che phủủ mimiềền thn thờời gian v a. Che ph b. Che phủủ nhinhiễễu lưu lượợng tng tửử (s(sắắp xp xếếp cp cáác bit đ b. Che ph c bit đểể llààm m

luôn dướới đi đồồ ththịị mmặặt nt nạạ

cho bit nhiễễu lưu lượợng tng tửử luôn dư cho bit nhi che). che). c. Mã hoáá nnốối (joint coding), d c. Mã ho i (joint coding), dùùng cho c ng cho cáác hc hệệ ththốống ng

đa kênh audio.. đa kênh audio

Tách phổ băng con

audio

Dòng nén

Filter bank

Lượng tử hoá

Ghép kênh

Dòng bit nén

Mô hình HAS

Phân bộ bit

(32 băng con trong MPEG

a 36 samples. u 48kHz) chứứa 36 samples. ng DCT cảải biên đ 256 i biên đểể ccóó 256

Hình 3.27. Bộ mã hoá nén cảm thụ audio (tổn thất) i filter bank + 3 loạại filter bank + 3 lo Subband bank (32  Subband bank 2 layer băng con trong MPEG--2 layer i băng con I/II: 1 audio frame (1152 frames gốốc), mc), mỗỗi băng con I/II: 1 audio frame (1152 frames g (750Hz@ lấấy my mẫẫu 48kHz) ch (750Hz@ l  Transform bank: D 1024

Transform bank: Dùùng DCT c băng con.. 1024 băng con

ng trong MPEG-- Quasifilter bank: dùùng trong MPEG  Quasifilter bank: d layerIII=(MP3) layerIII=(MP3)

băng 256 băng + ĐĐặặc đic điểểm cm củủa filter bank (1 filter bank c +

a filter bank (1 filter bank cóó 256 p tương đương filter bank 32 32

i gian: i theo thờời gian: phân giảải theo th

(3.7) i filter bank x độộ rrộộng 1 mng 1 mẫẫu =u =

s= 2,66ms ((ACAC--3, l3, lấấy my mẫẫu 48kHz) u 48kHz)

i theo tầần sn sốố::

con): cóó đ độộ phphứức tc tạạp tương đương filter bank con): c băng con):): băng con a. . ĐĐộộ phân gi a ĐĐộộ ddàài khi khốối filter bank x đ 128 x 20,83s= 2,66ms 128 x 20,83 phân giảải theo t ng băng tầần cn cựực đc đạại/ t i/ tổổng sng sốố băng con

(3.8)

b b. . ĐĐộộ phân gi băng con== ĐĐộộ rrộộng băng t 24000/ 256 = 93,75 Hz (ACAC--3, l3, lấấy my mẫẫu 48kHz) 24000/ 256 = 93,75 Hz ( u 48kHz)

c c. . ĐĐộộ ddàài frame

i frame: : u trong 1 ng subband (32) x sốố khkhốối mi mẫẫu trong 1

SSốố lư lượợng subband (32) x s block: 32x12 x 20,83 = 8ms (3.9) block: 32x12 x 20,83 = 8ms n audio: Tiêu chuẩẩn nn néén audio:

Layer I: t: tổổng cng cộộng 32

32 băng con 384=32x12 448 kb/s; s; 384=32x12 8ms= , 12 khốối mi mẫẫu u 8ms=

1 audio frame (frame =8ms)

3.4.3. Tiêu chu 3.4.3. a. a. MPEGMPEG--11 u 32; 44,1; 48 kHz  TTốốc đc độộ llấấy my mẫẫu 32; 44,1; 48 kHz ng 32448 kb/ + + Layer I băng con, 12 kh sample/ kênh; 32 sample/ kênh; frame frame

GR0 GR1

GR10 GR11

CRC

32 mẫu

header

Hệ số thang độ

Phân bố bit

31

Dữ liệu phụ

0 1

Hình 3.28

CRC- Cyclic Redundancy Check

1152 sample/ k le/ kênh ; 3 ênh ; 32 2 ng 32384 kb/

384 kb/s; s; 1152 samp u (32x36=1152); frame: ; 36 khốối mi mẫẫu (32x36=1152); frame:

320kb/s (xung quanh 64kb/s), 1152 mẫẫu/ u/

ng 32320kb/s (xung quanh 64kb/s), 1152 m 24ms; 3; 32 2 băng con băng con (ho(hoặặc c

1 (384 kb/s, òng bit sơ cấấpp MPEGMPEG--1 (384 kb/s,

+ Layer II: + Layer II: 128kb/s; tổổng 32 128kb/s; t băng con; 36 kh băng con 24ms 384x3x20,83=24ms 384x3x20,83= + Layer III: + Layer III: TTổổng 32 kênh, frame: 384x3x20,83=24ms kênh, frame: 384x3x20,83= băng con)) 192 băng con 192 2 (1994): MPEG –– 2 (1994): b. b. MPEG 1066 kb/s + + 32321066 kb/s + audio frame cóó 2 ph2 phầần: n: + audio frame c 1. D. Dòng bit sơ c 1 layer II) layer II)

u: 16; ng (+ ½½ ttốốc đc độộ llấấy my mẫẫu: 16;

ênh đầầy đy đủủ băng t n +1 băng tầần +1

2. Dòng bit mởở rrộộng (+ 2. Dòng bit m 22.05; 14 kb/s) 22.05; 14 kb/s) + Layer III: 64kb/s/ kênh, 5 k5 kênh đ + Layer III: 64kb/s/ kênh, 320 kb/s (nâng cao f thấấp) p)  320 kb/s phphụụ (nâng cao f th

MPEG-1

MPEG-2

Mono, stereo

Mono, stereo

5 kênh +1

Lấy mẫu f thấp

Đa kênh

32; 44,1; 48 kHz

Layer I Layer II Layer III

32; 44,1; 48 kHz

16; 22,05 ; 24 kHz

Layer I Layer II Layer III Layer I Layer II Layer III

Hình 3.29

n MPEG--2 4.22 P@ ML 2 4.22 P@ ML (1994) (t (1994) (tốốc đc độộ

c. c. ChuChuẩẩn MPEG 50Mb/s) 50Mb/s) nh chấất: t:

 TTíính ch  MMềềm dm dẻẻo cao, khai th  CCóó khkhảả năng gi i mã 15 50Mb/s v 50Mb/s vớới bi bấất kt kỳỳ loloạại i

o cao, khai tháác hc hỗỗn hn hợợpp năng giảải mã 15 phphốối hi hợợp np nàào gio giữữa ca cáác c ảảnh nh ,P,B,P,B

 ChChấất lưt lượợng vng vàà đ độộ phân gi phân giảải mi mààu cao hơn MP u cao hơn MP@ @

MLML

 XXửử lý hlý hậậu ku kỳỳ sau khi n sau khi néén; nn; néén vn vàà gigiảải ni néén nhi n nhiềều u

llầầnn

c dòng tíích cch cựực,c,

 CCóó khkhảả năng bi  CCóó khkhảả năng hi năng biểểu thu thịị ttấất ct cảả ccáác dòng t năng hiểển thn thịị thông tin trong kho ng xoáá thông tin trong khoảảng xo

mmàànhnh

18Mb/s, cấấu tru trúúc GOP: c GOP: BB

c GOP:  nh 20 Mb/s, cấấu tru trúúc GOP:

+ Lưu tr +

i chương trìình 20 Mb/s, c c GOP: PP 30Mb/s, cấấu tru trúúc GOP: c GOP:  50Mb/s, cấấu tru trúúc GOP:

c sơ đồồ nnéén khn kháácc::

 ỨỨng dng dụụngng:: + Tin tứức, thc, thờời si sựự 18Mb/s, c + Tin t + Phân phốối chương tr + Phân ph Lưu trữữ 30Mb/s, c + h+ hậậu ku kỳỳ 50Mb/s, c d. d. CCáác sơ đ 1. Apt –– XX 1. Apt 2. Apt –– QQ 2. Apt 3. JPEG –– 2000 3. JPEG 2000 ((năm 2000) năm 2000)

i A/V cóó nnéénn

Tín hiệu audio, video dữ liệu

Tạo dạng ADC

Tách dạng ADC

Lớp nén

Nén

Dãn

3.5. Phân ph 3.5. + C+ Cấấu tru trúúc phân l Phân phốối A/V c c phân lớớpp

ES

Mở gói

Đóng gói

PS

Lớp hệ thống

Ghép kênh PS

Tách kênh PS

TS

Ghép kênh TS

Tách kênh TS

Hình 3.30

++ ChuChuẩẩn MPEG x nh 3 dòng dữữ liliệệu:u:

Gói đến 8kB

8 bytes

ES (dữ liệu)

n MPEG xáác đc địịnh 3 dòng d 1. PDS (packetized data stream) 1. PDS (packetized data stream) 2. PS ( program stream) 2. PS ( program stream) 3. TS (Transport stream) 3. TS (Transport stream) Dòng cơ bảản đn đóóng gng góói PES trong MPEG i PES trong MPEG--22 + + Dòng cơ b

SC (mã khởi đầu): 3 bytes SI (nhận dạng dòng):1 byte PL (chiều dài gói): 2 bytes BS (kích thước bộ nhớ): 2 bytes

Hình 3.31

+ Dòng PS + Dòng PS

Gói đến 8 KB (max)

Gói dữ liệu PES

ES

header gói

header gói

PES header

Kết thúc gói

Video1 Audio 1 Audio 2 Data Video2 Audio 2 Data

Gói n

Gói n+1

SC mã bắt đầu

SCR Chuẩn đồng hồ

MR Tốc độ ghép kênh

Hình 3.32. Dòng PS trong MPEG-2

n trong néén khn kháác:c:

c chuẩẩn trong n 3.6. CCáác chu 3.6. + MPEGMPEG--3 3 ((đđầầu tiên d + ng cho HDTV) u tiên dùùng cho HDTV)

+ MPEG--4 (1998): truy + MPEG

tương 4 (1998): truyềền hn hìình snh sốố, , đđồồ hohoạạ tương 64kb/s c, multimedia (www) trong web: 564kb/s

ttáác, multimedia (www) trong web: 5 (d(dựựa va vàào co cáách mã ho

ng trong API JAVA) dùùng trong API

ch mã hoáá ddữữ liliệệu)u) J (ngôn ngữữ JAVA) d n chương trìình)nh) 5/6: giốống MPEG ng MPEG--33 2001): Multimedia Content 7 (1996--2001): Multimedia Content + MPEG--J (ngôn ng + MPEG (giao diệện chương tr (giao di + MPEG--5/6: gi + MPEG + MPEG--7 (1996 + MPEG

7, mô tảả nhinhiềều lou loạại i

descrition interface = MPEG--7, mô t descrition interface = MPEG thông tin truyềền thông kh thông tin truy c nhau. n thông kháác nhau.

o tiêu chuẩẩn cung c

cho việệc tc tììm kim kiếếm đm đốối i ng, kíích thư ng nhịịp đp độộ,,……; M; Mứức cao: ng ch thướớc, mc, mààu, vu, vịị trtríí, , c cao: ngữữ

MPEGMPEG--7 d7 dựựa va vàào tiêu chu ch mã hoáá n cung cấấp cp cáách mã ho ddữữ liliệệu (nghe nh u (nghe nhììn) cn) củủa a đđốối tưi tượợngng trong không gian trong không gian i gian, cóó hihiệệu quu quảả cho vi vvàà ththờời gian, c tưtượợng (mng (mứức thc thấấp: hp: hìình dnh dááng, k i, tâm trạạng nh gigiọọng nng nóói, tâm tr a thông tin) nghnghĩĩa ca củủa thông tin)

Phạm vi của MPEGMPEG--7 7

Feature extraction Standard description Search engine

Hình 3.33 + JPEG-2000 (Wavelets)