ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Thị Thu Trang
TRUYỀN HÌNH SỐ CÓ ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV VÀ
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60 52 70
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1.3.2.Hệ thống mạng phân phối tín hiệu 12
1.3.3.Thiết bị đầu cuối thuê bao 12
CHƢƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ VÀ KỸ THUẬT ĐƢỢC SỬ DỤNG
TRONG HDTV 13
2.1.Tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu 13
2.2.Lƣợng tử hoá 14
2.3.Nén video số bằng MPEG [3] 16
2.3.1.Tổng quan nén MPEG 16
2.3.2.Nguyên lý nén Video 17
2.3.3.Nén trong ảnh 18
2.3.4.Nén liên ảnh 19
2.4.Nén MPEG 4 [3] 21
2.4.1.Tổng quan về MPEG 4 21
2.4.2 MPEG 4 Profile 26
2.4.3 MPEG 4 Visual (Part 2) 30
2.4.4. MPEG 4 AVC (Part 10)/ H264 34
2.5.Nén HDTV 41
2.6.Chuyển đổi âm thanh tiêu chuẩn SD sang âm thanh tiêu chuẩn HD 44
CHƢƠNG 3: TRUYỀN DẪN HDTV 46
3.1.Phát HDTV qua vệ tinh 46
3.1.1. Phát sóng theo chuẩn DVB-S 47
3.1.2. Chuẩn DVB-S2 [4] 48
3.1.3. Phát HDTV qua vệ tinh sử dụng DVB-S2 50
3.2.Phát HDTV qua sóng mặt đất 51
3.2.1. Chuẩn DVB-T 52
3.2.2. Chuẩn DVB-T2 [4] 53
3.3.Phát HDTV qua mạng cáp 64
3.3.1. Phát HDTV qua chuẩn DVB-C 64
3.3.2. Giới thiệu DVB-C2[4] 69
3.3.3. Kiến trúc hệ thống DVB-C2 70
chất lƣợng hình ảnh tốt với độ phân giải cao mà còn mang lại một cảm giác ấn
tƣợng về vẻ đẹp, độ chân thực, độ sâu và kích thƣớc của toàn bộ hình ảnh. Hơn
thế nữa, với việc cung cấp tín hiệu âm thanh vòng (surround sound) 5.1 đã mang
lại cho ngƣời xem một cảm giác nhƣ đang ngồi trong rạp chiếu phim.
Việc ngƣời dùng chuyển lên HDTV thay thế SDTV đƣợc coi là một bƣớc
tiến đáng nhớ cho ngành công nghiệp điện tử gia dụng, tƣơng tự nhƣ việc nhân
loại chuyển từ tivi đen trắng sang tivi màu trƣớc đây.
Việc truyền dẫn dịch vụ HDTV trên công các công nghệ khác nhau đặc
biệt là sử dụng chuẩn DVB (T,S,C) đang gặp khó khăn về yêu cầu cân bằng giữa
băng thông tín hiệu và chất lƣợng kênh truyền. Sự ra đời của chuẩn nén mới
MPEG-4/AV đã cải thiện đƣợc hiệu suất nén dòng tín hiệu và hiệu quả sử dụng
kênh truyền. Đầu năm 2009 đánh dấu sự công nhận hệ tiêu chuẩn thứ 2 của
DVB gồm DVB- T2, DVB-S2, DVB-C2 với việc làm giảm rất nhiều dung lƣợng
của kênh, tăng độ tin cậy và khả năng chống nhiễu do vậy càng thúc đẩy sự phát
triển mạnh của dịch vụ HDTV.
Hiện nay tại Việt Nam truyền hình độ phân giải cao vẫn là một khái niệm
rất mới đối với ngƣời sử dụng. Trên thị trƣờng chỉ xuất hiện màn hình Plasma và
LCD có thể xem truyền hình với độ phân giải cao, việc sản xuất chƣơng trình
cũng nhƣ cung cấp loại hình dịch vụ này mới đang trong giai đoạn xây dựng
phƣơng án đầu tƣ, nghiên cứu và phát thử nghiệm.
Luận văn “Truyền hình số có độ phân giải cao HDTV và khả năng
ứng dụng tại Việt Nam” đi vào nghiên cứu các công nghệ, chuẩn sử dụng trên
HDTV và đánh giá so sánh đƣợc hiệu quả của việc sử dụng tiêu chuẩn DVB thứ
2 trong truyền dẫn phát sóng HDTV. Đồng thời cũng đánh giá đƣợc hiện trạng
việc áp dụng công nghệ tiên tiến này vào nƣớc ta để cho ngƣời sử dụng có một
cách sâu sắc hơn về dịch vụ mới HDTV tại Việt Nam.
Nội dung của luận văn đƣợc chia thành 5 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan HDTV
3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HDTV
1.1.Khái niệm HDTV
1.1.1. Khái niệm và ƣu điểm của HDTV [5]
HDTV sử dụng các kỹ thuật tiên tiến để tăng thêm các chi tiết ảnh và cải
tiến chất lƣợng âm thanh cung cấp tới tivi. Chất lƣợng hình ảnh tƣơng đƣơng với
35 mm phim camera, chất lƣợng âm thanh tƣơng đƣơng với một máy nghe nhạc
compact. Để đạt đƣợc điều đó HDTV đã tạo thêm các dòng điện tử quét ngang
màn hình và thêm các electron để tạo thêm chi tiết ảnh. Các hệ thống truyền
hình truyền thống cung cấp loại tivi với 525 dòng quét (NTSC) với 300 điểm
ảnh trên/dòng. HDTV sử dùng hơn 1000 dòng quét với khoảng 1000 điểm ảnh
trong một dòng. Với việc tăng thông tin cho hình ảnh nên HDTV yêu cầu một
băng thông cao hơn hẳn so với hệ thống truyền hình truyền thống do đó tăng
hiệu suất sử dụng băng thông.
đƣợc các chuyển cảnh nhanh do ta có thể nhìn đƣợc nhiều hơn trên màn hình
rộng
Hình sau đây sẽ cho ta thấy hiệu quả của tỷ lệ khuôn hình. Khoảng cách nhìn: 3H Khoảng cách nhìn: 7H
Góc nhìn: 30
0
Góc nhìn: 10
0
Hình 1.1: So sánh giữa HDTV và SDTV về tỷ lệ khuôn hình
HDTV sử dụng tỷ lệ khuôn hình rộng 16:9.
1.1.3.Đặc tính quét ảnh
Với định dạng 720p, tần số mành cũng là tần số khung, mỗi khung hình
truyền đi bao gồm 1 mành quét với 750 dòng tín hiệu
Với định dạng 1080i, một khung hình gồm 1125 dòng tín hiệu, đƣợc
truyền đi bằng 2 mành. Mành 1 gồm các dòng lẻ, gồm có 563 dòng. Mành 2
5
(Hz)
2
Tần số mành
(Hz)
50
50
60
60
3
Dạng quét
1:1
2:1
1:1
2:1
4
Tổng số dòng
750
1125
750
1125
5
Dòng tích cực
720 (26 đến
745)
1080 (21-560,
564-1123)
720 (26 đến
hệ số K (Kell Factor).
Độ phân giải chiều đứng thƣờng đƣợc thể hiện ở dạng số dòng của chiều
cao 1 ảnh (LPH – Lines per piture height), giá trị này đƣợc dùng để xác định
mức phân giải đứng tối đa có thể hiển thị đƣợc. Nếu 1 ảnh yêu cầu độ phân giải
cao hơn giá trị phân giải đứng của mành thì ảnh sẽ bị mờ.
Độ phân giải ngang của mành sẽ quyết định bề rộng băng thông cần thiết
để truyền tín hiệu. Ta sẽ tính toán trên ví dụ là hệ 1080/25i nhƣ sau:
Số dòng tích cực: 1080
Độ phân giải đứng: 1080 x 0.7 = 756 LPH
Với tỷ lệ khuôn hình 16:9, chiều ngang của mành phải đảm bảo hiển thị
số điểm ảnh là: 756 x 16/9 = 1344 điểm ảnh.
Tần số mành của hệ 1080/25i là: 28125Hz, do đó thời gian tích cực 1
dòng là:
(1/28125) x (1920/2640) = 25.858s
Do chiều ngang có số điểm ảnh là 1344, nên số lần chuyển đổi điểm ảnh
đen trắng trên 1 dòng là 1344/2 = 672 lần.
Thời gian 1 lần chuyển đổi là: 25.858/672 = 0.0384s
Tần số cực đại là: 1/0.0384 = 26.04 MHz 6
Đây cũng chính là độ rộng băng thông tối thiểu cần thiết để truyền tín
hiệu đảm bảo độ phân giải đứng và ngang nói trên. Nếu giảm độ rộng băng
thông truyền tín hiệu, sẽ làm giảm độ phân giải hình.
Tính toán trên là với tín hiệu chói, với tín hiệu hiệu mầu, độ rộng băng
thông tƣơng ứng sẽ là 13MHz.
Độ phân giải của SDTV ở châu Âu là 720 điểm ảnh trên một dòng, 575
dòng tích cực trong một mành đƣợc quét xen kẽ, tƣơng đƣơng với 0.41Mpixels.
Tại Bắc Mỹ số dòng tích cực thậm chí còn ít hơn, chỉ có 480 dòng quét xen kẽ.
đƣợc NHK thiết kế để phát sóng truyền hình tƣơng tự có độ phân giải cao qua vệ
tinh. Theo yêu cầu phát sóng, hệ MUSE còn đƣợc phát triển với nhiều version
khác nhau nữa. Trong đó, băng tần tín hiệu HDTV đƣợc nén từ 20MHz xuống
8.1MHz và có thể truyền, phát sóng qua vệ tinh. Nhật Bản cũng đƣợc ghi nhận
là nƣớc duy nhất phát thƣơng mại HDTV tƣơng tự và cũng đã có những thành
công nhất định.
Cho đến đầu những năm 2000 thì Nhật Bản đã chính thức chuyển sang
phát sóng HDTV số mặt đất theo tiêu chuẩn ISDB-T, và phát sóng số HDTV
qua vệ tinh theo tiêu chuẩn ISDB-S.
Hiện nay Nhật Bản sử dụng định dạng 1080i/60 với số mẫu trên 1 dòng là
1440 hoặc 1920.
Phát sóng trên mạng vệ tinh và sóng mặt đất theo chuẩn ISDB-T và
ISDB-S
-Mặt đất:
+ Có 17,9 triệu đầu thu HDTV số mặt đất đƣợc bán tính đến 1/2007
+ Đã phủ sóng 84 % lãnh thổ, tính đến cuối năm 2006
+ Một số kênh HDTV tại khu vực nội đô Tokyo
-Vệ tinh:
+ Có khoảng 20,4 triệu đầu thu HDTV số vệ tinh đƣợc bán, tính đến
1/2007.
+ Một số kênh HDTV qua vệ tinh tại Nhật Bản:
-Mạng cáp:
8
Hiện nay không triển khai trên mạng cáp, tuy nhiên các thuê bao của các
và các nhà sản xuất đã tập hợp lại thành 4 nhóm riêng biệt để thực hiện việc này.
Bản thân 4 nhóm đã xây dựng nên 4 hệ truyền hình HDTV riêng là: DigiCipher
HDTV System, DSC HDTV System, Advance Digital (AD) HDTV, và CCDC
HDTV System. Đó là tiền thân của tổ chức The Grand Alliance với hệ GA
HDTV, đƣợc thành lập vào ngày 24/5/1993 từ việc thống nhất 4 nhóm nói trên.
9
Trong quá trình xây dựng hệ thống HDTV, Grand Alliance đã nhận thấy
rằng, công nghệ mới này phải đƣợc chuyển sang số hoá để có thể tƣơng thích
với các hệ thống truyền hình hiện tại. Chính vì vậy, hệ thống HDTV tại Mỹ
đƣợc xây dựng từ đầu với truyền hình số và hoàn toàn khác biệt với Nhật Bản.
Đến năm 1996 thì FCC chính thức lập tiêu chuẩn cho HDTV, đƣợc phát
số mặt đất theo tiêu chuẩn ATSC. Tín hiệu số HDTV đƣợc nén và phát trên
kênh 6MHz của truyền hình NTSC. Đến năm 1998 thì HDTV chính thức đƣợc
phát sóng thƣơng mại tại Mỹ.
Hiện nay các chƣơng trình HDTV đƣợc cung cấp tới khách hàng nhƣ là
một dịch vụ số phát song song với SDTV và các dịch vụ khác trên cả mạng cáp,
vệ tinh và sóng mặt đất.
Theo lộ trình, đến năm 2006, Mỹ sẽ chấm dứt việc phát sóng tƣơng tự.
Toàn bộ hệ thống truyền hình tại Mỹ sẽ là truyền hình số. Khác với Nhật Bản,
HDTV tại Mỹ chỉ là một phần trong các dịch vụ số đƣợc các thuê bao đăng ký,
với tỷ lệ khoảng 10%. Tuy nhiên số lƣợng kênh lại rất phong phú, diện phủ sóng
chiếm 75 % lãnh thổ.
Có thể nói hệ thống HDTV tại Mỹ đã đƣợc phát triển một cách hoàn
chỉnh với khoảng 6 nhà cung cấp dịch vụ chính qua vệ tinh, hơn 30 nhà cung
cấp HDTV qua mạng cáp, hệ thống số mặt đất phủ sóng toàn lãnh thổ với hơn
75% số vùng có thể thu HDTV.
- Các chuẩn truyền dẫn: DVB-T cho sóng mặt đất, DVB-S, S2 cho sóng
vệ tinh, DVB-C cho mạng cáp, DVB-IPI cho mạng IP.
Hiện trạng HDTV tại một số nƣớc châu Âu:
HDTV tại Pháp:
- Vệ tinh: có 7 kênh HDTV đƣợc phát với hơn 40000 đầu thu STB
- Sóng mặt đất: phát thử nghiệm 2 kênh từ tháng 5/2006 cho các
chƣơng trình tennis, bóng đá, phim, sân khấu
- Trên ADSL: Tất cả các nhà cung cấp mạng đều đƣa ra các dịch vụ
quảng bá HD.
- Chƣa tiến hành trên mạng cáp.
HDTV tại Đức:
- Hiện chỉ phát trên vệ tinh, với khoảng 10 chƣơng trình.
- Sẽ triển khai trên mạng cáp và mặt đất.
HDTV tại Anh:
- Phát trên vệ tinh và mặt đất, sớm triển khai trên mạng cáp.
- Có khoảng 9 chƣơng trình HDTV
HDTV tại Bỉ
- Phát trên vệ tinh và mạng cáp
- Hiện tại có 3 chƣơng trình HD1,2,3. Sắp có thêm HD4
Một số nƣớc khác:
- Tây Ban Nha: Có kế hoạch phát HDTV vào năm 2007 trên mạng
cáp và vệ tinh.
- Italy: Đã phát 5 chƣơng trình trên vệ tinh
- Na Uy: phát trên vệ tinh và sóng mặt đất
- Hà Lan, Bồ Đào Nha: Phát HDTV trên mạng cáp
- Thụy Điển, Phần Lan: phát HDTV trên vệ tinh
- Thụy Sỹ: sẽ phát HDTV trên vệ tinh năm 2007. 11
1.3.2.Hệ thống mạng phân phối tín hiệu
Hệ thống mạng phân phối tín hiệu có chức năng truyền dẫn các tín hiệu
truyền hình cũng nhƣ các dữ liệu từ trung tâm tới các thuê bao và ngƣợc lại.
1.3.3.Thiết bị đầu cuối thuê bao
Đây là các thiết bị làm chức năng giải mã tín hiệu cung cấp tới tivi.
Toàn bộ quá trình xử lý tín hiệu đƣợc tích hợp trong một hộp nhỏ gọi là settop-
box, nối tới tivi qua chuẩn HDMI.
: với định dạng 1080i
+ Với hệ 60Hz:
74.25MHZ = 1650 x f
H
: với định dạng 720p
74.25MHZ = 2200 x f
H
: với định dạng 1080i
Với tín hiệu thành phần, tần số lấy mẫu cũng thƣờng đƣợc biểu hiện thông
qua tỷ số giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu mầu.
Với tín hiệu HDTV thành phần, tần số lấy mẫu 2 tín hiệu hiệu mầu là
37.125MHz.
f
S
(Y): 74.25MHz
f
S
(C‟
B
): 37.125MHz
f
S
(C‟
R
): 37.125MHz
Cấu trúc lấy mẫu là trực giao, các mẫu tín hiệu hiệu mầu đƣợc lấy cùng
với các mẫu tín hiệu chói lẻ trên mỗi dòng. Điểm lấy mầu tín hiệu hiệu mầu sẽ
phụ thuộc vào mục đích để sản xuất, lƣu trữ hay truyền dẫn. Các cấu trúc lấy
mẫu cũng tƣơng tự nhƣ SDTV, gồm có các cấu trúc 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4.
Theo Shanon và Nyquist, dải tần cho tín hiệu chói sẽ không đƣợc vƣợt
tín hiệu kết thúc dòng video tích cực (EAV – End of Active Line) và bắt đầu
một dòng video tích cực (SAV – Start of Active Line).
Với hệ thống có 10 bit lƣợng tử, các giá trị số sẽ chạy từ 000h đến 3FFh
(tƣơng ứng giá trị 0 đến 1023 trong hệ thập phân). Tín hiệu chói sẽ đi từ mức
đen 040h (64) đến mức trắng 3ACh (940). Tín hiệu mầu C‟
B
, C‟
R
sẽ đi từ 040h
(640 đến 3C0h (960). Nhằm dự phòng cho sự quá mức tín hiệu, dải lƣợng tử cho
phép sẽ là từ 004h đến 3FBh (từ 4 đến 1019).
Các giá trị từ 000h đến 003h (0 đến 3) và từ 3FCh đến 3FFh (1020 đến
1023) đƣợc để dành cho các tín hiệu TRS (EAV và SAV).
Mỗi tín hiệu TRS sẽ bao gồm 4 từ mã:
- 3 từ mã đầu là cố định, có giá trị là 3FF, 000, 000.
- Từ mã thứ tƣ là XYZ, trong đó có thể mang các bít V, F và H để
định nghĩa xoá dòng và xoá mành. Ngoài ra các bít P0, P1, P2, P3 đƣợc định
nghĩa thêm, phụ thuộc vào trạng thái của các bit V, F, H sẽ cung cấp các khả
năng sửa lỗi khác nhau (sửa 1 bit hay sửa 2 bit).
Bảng sau sẽ tổng hợp các thông số với các hệ khác nhau
15
TT
Tần số lấy mẫu
Y : 74.25 MHz
C
B
: 37.125 MHz
C
R
: 37.125 MHz
3
Cấu trúc lấy mẫu
- Trực giao
- Mẫu tín hiệu mầu đƣợc lấy tại các mẫu
tín hiệu chói lẻ
4
Mã hoá
Lƣợng tử đồng đều, PCM
5
Mức đen
040h (64)
6
Mức trắng
3Ach (940)
7
Mức mầu dƣới
040h (64)
8
Mức mầu trên
3C0h (960)
9
Dải video
Đƣợc phát triển vào năm 1988-1992, là tiêu chuẩn đầu tiên của MPEG.
Chuẩn MPEG1 đƣợc sử dụng chủ yếu để nén tín hiệu VCD và các luồng tốc độ
thấp khoảng 1.5Mbps.
MPEG1 hỗ trợ nén các tín hiệu có độ phân giải thấp 352x240(60Hz) và
352x288(50Hz), sử dụng biến đổi cosin (DCT) để loại bỏ dƣ thừa không gian,
có dự đoán và bù chuyển động.
Điểm nổi bật của MPEG1 khi đó là có hỗ trợ nén các hình ảnh quét liên
tục.
- MPEG 2
Đƣợc xây dựng từ năm 1991 đến 1994 và vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi
đến tận bây giờ.
MPEG 2 có thuật toán nén tƣơng tự nhƣ MPEG 1, song đã đƣợc phát triển
lên tầm cao hơn, hoàn chỉnh hơn với hệ thống công cụ và cấp đa dạng (Profile &
Level), hỗ trợ nén cho rất nhiều định dạng tín hiệu.
MPEG 2 gồm có 10 phần (Part 1 đến Part 10), trong đó Part 2 là về video,
part 3 là về audio. MPEG 2 / Part 2 tƣơng tự nhƣ MPEG 1 song đã có hỗ trợ nén
hình ảnh quét xen kẽ. Chính vì vậy, MPEG 2 đƣợc sử dụng rộng rãi và chính
thức trong các tiêu chuẩn truyền hình DVB, ITSC, ISDB.
- MPEG 3
Đƣợc phát triển vào năm 1992 với mục đích áp dụng cho HDTV, tuy
nhiên nó bị huỷ bỏ vào năm 1993 do nhận thấy rằng: MPEG 2 hoàn toàn có thể
thực hiện cho HDTV.
- MPEG 4
Đƣợc bắt đầu vào năm 1993, nhằm nâng cao hiệu quả nén cho HDTV.
MPEG 4 vẫn đang đƣợc phát triển đến hiện nay.
- MPEG 7
Đƣợc đƣa ra không phải là để cho nén, mà là các mô tả về đối tƣợng số và
metadata
Hình 2.2: Tổng quan về chu trình nén MPEG
Analogue to
digital
conversion
Removal of
temporal
redundancy
Removal of
spatial
redundancy
(DCT)
Quantisation
of DCT
coefficients
Variable
length of
coding
Buffer store
Data rate
control
Video
Input
Fixed rate Hình 2.3: Biến đổi DCT
Hình 2.3: Biến đổi DCT
Một block 8x8 pixel có các dữ liệu dƣới dạng mức biên độ, qua biến đổi
DCT sẽ chuyển thành ma trận hệ số 8x8. Hệ số góc trái phía trên là thể hiện
thành phần 1 chiều trong block, các hệ số còn lại thể hiện các thành phần tần số
cao trong block ảnh theo chiều ngang và chiều đứng.
Phép biến đổi DCT sẽ cho các thành phần tần số cao ứng với các hệ số
nhỏ. Do đặc trƣng của mắt ngƣời, các thành phần tần số cao có thể biểu thị bằng
số lƣợng bít nhỏ hoặc loại bỏ.
2.3.3.2 Lượng tử hoá
Lƣợng tử hoá là quá trình làm giảm bớt số lƣợng bit cần thiết để biểu diễn
các hệ số của ma trận DCT.
Hệ số 1 chiều là thông số quan trọng nhất, biểu thị độ chói trung bình của
từng block ảnh, do đó nó cần biểu thị bằng số lƣợng bít đủ lớn. Các hệ số biểu
thị thành phần tần cao có thể cần số lƣợng bít ít hơn hoặc loại bỏ.
Quá trình lƣợng tử hoá sẽ sử dụng một bảng các hệ số lƣợng tử, trong đó
các hệ số ứng với thành phần tần thấp có giá trị nhỏ và các hệ số ứng với thành
phần tần cao có giá trị lớn. Các hệ số tƣơng ứng trong bảng DCT sẽ đƣợc chia
cho các hệ số trong bảng lƣợng tử, sau kết quả thu đƣợc sẽ đƣợc loại bỏ phần
1033
7
20
12
37
31
-2
4
-3
7
20
11
0
-2
-7
-6
3
4
24
-9
20
8
-6
24
6
11
11
11
2
8
-3
-10
-7
0
143
118
150
124
112
134
126
129
132
125
134
93
116
136
124
137
138
131
144
142
119
147
162
149
123
132
143
117
103
125
122
109
tiếp bằng quét Zig-zag. Nhờ đó có thể tạo ra dòng tín hiệu gồm một chuỗi các
giá trị 0 liên tiếp.
Các phƣơng pháp mã hoá đƣợc sử dụng cho nén trong ảnh là mã hoá với
độ dài từ mã thay đổi (Variable Length Coding - VLC) và mã hoá theo chiều dài
(Run Length Coding).
VLC (đƣợc biết đến với tên Huffma Coding) là phƣơng pháp mã hoá dựa
trên xác suất xuất hiện giá trị biểu thị. Những giá trị biểu thị có xác suất xuất
hiện cao sẽ đƣợc mã hoá bằng một từ mã có số lƣợng bít ít, các giá trị biểu thị có
xác suất xuất hiện thấp sẽ đƣợc biểu thị bằng từ mã có số lƣợng bít nhiều hơn.
Nhờ đó mà tăng hiệu quả nén mà không gây tổn hao dữ liệu.
RLC là phƣơng pháp mã hoá áp dụng trong trƣờng hợp có một chuỗi các
giá trị giống nhau liên tiếp. Khi đó thay vì phải truyền đi cả chuỗi thì chỉ cần
truyền đi 1 giá trị và 1 từ mã cho biết số lƣợng giá trị đó.
2.3.4.Nén liên ảnh
Nén liên ảnh về cơ bản là dựa trên ảnh nguyên bản chƣa qua các quá trình
nén, nên bản chất không gây tổn hao. Tuy nhiên do có yếu tố dự đoán chuyển
động nên có thể ảnh khôi phục phía đầu thu không hoàn toàn đúng nhƣ ảnh
nguyên bản ban đầu.
1033
7
20
12
37
31
-2
0
-4
12
10
-26
0
-2
-7
-6
3
4
24
-9
20
8
-6
24
6
11
11
11
2
8
-3
-10
-7
0
129
1
1
1
2
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
-1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Quantization
sau:
Hình 2.5: Thứ tự trình chiếu các loại ảnh
I1, B2, B3, P4, B5, B6, P7, B8, B9, P10, B11, B12, I13.
Ảnh I1 là ảnh gốc, các ảnh từ B2 đến B12 đƣợc dự đoán từ ảnh I1
Thứ tự mã hoá và giải mã:
I1, P4, B2, B3, P7, B5, B6, P10, B8, B9, I13, B11, B12
21
2.3.4.2 Dự đoán chuyển động
Dự đoán chuyển động trong nén liên ảnh đƣợc thực hiện trên đơn vị MB
của mỗi ảnh I, B, P. Hình vẽ sau đây là một ví dụ về dự đoán chuyển động của 1
MB. Hình 2.6: Dự đoán bù chuyển động
Phần MB trong ảnh I đƣợc dự đoán tới vị trí mới trong ảnh P, khi đó thay
vì truyền đi cả 4 ảnh (đã đƣợc mã hoá thành chuỗi dữ liệu), chỉ cần truyền đi ảnh
I đầu tiên, vector chuyển động, và phần sai lệch giữa ảnh P nguyên bản và ảnh P
đƣợc dự đoán.
Tại phía thu, từ ảnh I và vector chuyển động sẽ khôi phục lại ảnh P, cộng
với phần sai lệch đƣợc truyền đi sẽ có đƣợc ảnh P gần nhất với nguyên bản. Từ
Phần 7: Tối ƣu hoá mô tả bộ mã hoá video
Phần 8: Các ánh xạ dòng MPEG 4 vào dòng truyền tải IP
Phần 9: Mô tả phần cứng
Phần 10: Mã hoá video tiên tiến (Advance Video Coding – AVC)
Phần 11: Mô tả cảnh
Phần 12: Định dạng file thông tin ISO
Phần 13: Các mở rộng IPMP
Phần 14: Định dạng file MP4
Phần 15: Định dạng file AVC
Phần 16: Mô phỏng cấu trúc mở rộng (AFX) và thế giới đa ngƣời
dùng (MuX)
MPEG 4 cung cấp các công cụ để có thể làm thoả mãn cả 3 thành phần là:
các tác giả, các nhà cung cấp dịch vụ và ngƣời sử dụng cuối cùng. MPEG 4 có 6
đặc chƣng cơ bản
2.4.1.1. Mã hoá các đối tượng nghe nhìn
Nếu nhƣ MPEG 2 mã hoá thực hiện với dòng video bao gồm cả âm thanh,
hình ảnh, các dữ liệu phụ nhƣ Text, văn bản đồ hoạ…thì MPEG 4 lại phân tách
từng thành phần trong luồng dữ liệu số. Việc mã hoá của MPEG 4 đƣợc thực
hiện trên cơ sở các cảnh âm thanh hình ảnh (audiovisual scenes) đƣợc kết hợp từ
các đối tƣợng nghe nhìn (media objects hay audiovisual object - AVO). MPEG 4
cho phép mỗi loại đối tƣợng này đƣợc mã hoá theo cách riêng để tối ƣu hoá đặc
điểm tự nhiên của chúng, và cho phép chúng đƣợc truyền đi đến ngƣời dùng nhƣ
các dòng căn bản.
Các cảnh âm thanh hình ảnh là kết hợp của một vài đối tƣợng nghe nhìn,
đƣợc sắp xếp theo cấu trúc phân cấp. Các đối tƣợng nghe nhìn nguyên bản nhƣ:
- Các hình ảnh tĩnh (ví dụ hình nền )
- Các đối tƣợng video (ví dụ ngƣời đang nói, không có hình nền)
Copyright: Tài liệu đại học ©