Ch ơng 1: Tổng quan về truyền hình số
Chơng 1 của luận văn trình bầy các đặc điểm cơ bản, các vấn đề chủ yếu
trong quá trình chuyển đổi tín hiệu Video từ dạng tơng tự sang dạng số.
1.1. Giới thiệu
Truyền hình đen trắng ra đời từ những năm đầu của thập kỷ XX với
nhiều tiêu chuẩn khác nhau: L, M, N, B, G, H, I, D, K.
Truyền hình màu với ba hệ: NTSC, PAL, SECAM xuất hiện vào thập kỷ
50 đã tạo nên một bớc ngoặt mới trong quá trình phát triển của công nghệ
truyền hình. Cả ba hệ đều sử dụng các tín hiệu thành phần là tín hiệu chói và
hai tín hiệu hiệu màu (Y, R-Y, B-Y). Điều khác nhau cơ bản là phơng pháp
điều chế tín hiệu hiệu màu, tần số sóng mang màu và phơng pháp ghép kênh.
Do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử với sự ra đời của
các vi mạch cỡ lớn, các bộ xử lý tín hiệu với tốc độ cao, các bộ nhớ với dung
lợng lớn và nhất là sự bùng nổ của công nghệ thông tin trong những năm gần
đây, video số, truyền hình số đã hoàn toàn mang tính khả thi và từng bớc trở
thành hiện thực.
Số hoá tín hiệu video thực tế là sự biến đổi tín hiệu video tơng tự
(Analog) sang dạng số (Digital).
Công nghệ truyền hình số đã và đang bộc lộ thế mạnh tuyệt đối so với
công nghệ tơng tự trên nhiều lĩnh vực.
Tuy nhiên việc chuyển đổi tín hiệu video từ tơng tự sang số cũng có
nhiều vấn đề cần xem xét nghiên cứu.
Tín hiệu video, theo tiêu chuẩn OIRT có tần số 6MHz vì vậy theo tiêu
chuẩn Nyquist để đảm bảo chất lợng, tần số lấy mẫu phải lớn hơn 12MHz; với
số hoá 8 bít, để truyền tải đầy đủ thông tin một tín hiệu video thành phần có độ
phân giải tiêu chuẩn, tốc độ phải lớn hơn 200Mbit/s. Đối với truyền hình độ
phân giải cao, tốc độ bit lớn hơn 1Gbit/s.
Dung lợng này quá lớn, các kênh truyền hình thông thờng không có khả
năng truyền tải. Các vấn đề mấu chốt cần xem xét trong quá trình số hoá tín
hiệu video bao gồm:
1
truyền hình) mà tỷ số S/N không giảm. Trong truyền hình tơng tự thì việc này
gây méo tích luỹ (mỗi khâu xử lý đều gây méo).
+ Thuận lợi cho quá trình ghi, đọc: có thể ghi đọc vô hạn lần mà chất l-
ợng không bị giảm.
+ Dễ sử dụng thiết bị tự động kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính.
+ Có khả năng lu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản và
sau đó đọc nó với tốc độ tuỳ ý.
+ Khả năng truyền trên cự ly lớn: tính chống nhiễu cao (do việc cài mã
sửa lỗi, chống lỗi, bảo vệ ).
+ Dễ tạo dạng lấy mẫu tín hiệu, do đó dễ thực hiện việc chuyển đổi hệ
truyền hình, đồng bộ từ nhiều nguồn khác nhau. dễ thực hiện những kỹ xảo
trong truyền hình.
+ Các thiết bị số làm việc ổn định, vận hành dễ dàng và không cần điều
chỉnh các thiết bị trong khi khai thác.
+ Có khả năng xử lý nhiều lần đồng thời một số tín hiệu (nhờ ghép
kênh phân chia theo thời gian).
+ Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đờng. Hiện tợng bóng ma
thờng xảy ra trong hệ thống truyền hình tơng tự do tín hiệu truyền đến máy
thu theo nhiều đờng. Việc tránh nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin số
cũng làm giảm đi hiện tợng này trong truyền hình quảng bá.
3
+ Tiết kiệm đợc phổ tần nhờ sử dụng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ
nén có thể lên đến 40 lần mà hầu nh ngời xem không nhận biết đợc sự suy
giảm chất lợng. Từ đó có thể thấy đợc nhiều chơng trình trên một kênh sóng,
trong khi truyền hình tơng tự mỗi chơng trình phải dùng một kênh sóng riêng.
+ Có khả năng truyền hình đa phơng tiện, tạo ra loại hình thông tin hai
chiều, dịch vụ tơng tác, thông tin giao dịch giữa điểm và điểm. Do sự phát
triển của công nghệ truyền hình số, các dịch vụ tơng tác này ngày càng phong
phú đa dạng và ngày càng mở rộng. Trong đó có sự kết hợp giữa máy thu hình
và hệ thống máy tính, truyền hình từ phơng tiện thông tin đại chúng trở thành
Trị số f
sa
tối u sẽ khác nhau cho các trờng hợp: tín hiệu chói, tín hiệu
màu cơ bản (R, G, B), các tín hiệu hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp.
Cuối cùng việc chọn tần số lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu.
* Lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp (video composite):
Theo định lý lấy mẫu Nyquist - Shannon thì tần số lấy mẫu phải 2 lần
tần số lớn nhất của tín hiệu (sẽ tránh đợc hiện tợng chồng phổ). Với dải thông
video là 6 MHz thì tần số lấy mẫu tối thiểu cho tín hiệu video phải lớn hơn
hoặc bằng 12 MHz. Tuy nhiên nếu chọn tần số lấy mẫu ( f
sa
) không có quan hệ
với tần số sóng mang màu (f
sc
) thì có hiện tợng xuyên điều chế giữa f
sa
và f
sc
,
gây ra méo tín hiệu sau khi khôi phục. Có thể chọn tần số lấy mẫu f
sa
= 3f
sc
, tuy
nhiên chất lợng không đáp ứng đợc cho Studio. Tiêu chuẩn tần số lấy mẫu đợc
áp dụng cho video số composite là: f
sa
= 4f
sc
.
mẫu của tín hiệu chói Y:
f
Sa luminance
= 858 f
h 525
= 864f
h 625
= 13,5 MHz.
Tần số lấy mẫu tín hiệu màu tuỳ thuộc theo chuẩn lấy mẫu, biểu thị tỷ lệ
lấy mẫu giữa các tín hiệu thành phần Y, C
R
và C
B
. Cấu trúc lấy mẫu trực giao
các tín hiệu Y, C
R,
C
B
theo chuẩn lấy mẫu 4:4:4 ; 4:2:2 ; 4:2:0 ; 4:1:1. Cấu trúc
này đợc mô tả ở hình vẽ dới. [3]
6
Hình 1.2. Các chuẩn lấy mẫu tín hiệu số
Trong tiêu chuẩn này, các mẫu đợc lợng tử và biểu diễn bằng 8 bit hoặc
10 bit/mẫu. Lợng tử hoá 8 bit ta có 256 mức lợng tử và 10 bit là 1024 mức lợng
tử, các mức này đợc qui định khoảng bảo vệ cần thiết phù hợp với từng thành
phần tín hiệu video.
Tốc độ dòng dữ liệu theo chuẩn lấy mẫu 4: 2: 2 (PAL)
Khi lấy mẫu 10 bit: (864 + 432+ 432) ì 625 ì25ì10 = 270 (Mbit/s)
Với hệ PAL 625 dòng: có 576 dòng tích cực, mỗi dòng tín hiệu chói đợc biểu
diễn bằng 720 mẫu ta có tốc độ dòng dữ liệu tích cực theo chuẩn lấy mẫu 4: 2:
Q 2
=
(2.4)
N là số bit biểu diễn mỗi mẫu.
Tín hiệu số nhận đợc là một giá trị xấp xỉ của tín hiệu ban đầu bởi vì tất
cả các giá trị nằm trong một mức lợng tử đều có một giá trị nh nhau- đó chính
là mức lợng tử Q.
Biên độ
Mức lượng tử
Q
Q
Q
Q
Q
Q
n+5
n+4
n+3
n+2
n+1
n
Thời gian
T T T T T T T T
Q
Lỗi lư
ợng tử
Các mẫu
Hình 1.3: Quá trình lượng tử hoá
8
Quá trình lợng tử hóa gây ra sai số lợng tử, đây là một nguồn nhiễu
2
1
=
=
+
=
12
2
Trong lợng tử hoá tuyến tính, giả sử các lỗi có phân bố đều
Giá trị căn bình phơng trung bình của e
q
:
12
=
RMS
Trong đó d
i
(i=1.....N) là giá trị lợng tử, : bớc lợng tử, f
x
(x) là xác suất
lỗi
Tỉ số tín hiệu đỉnh trên nhiễu lợng tử của bộ lợng tử tuyến tính có lỗi
phân bố đều có giá trị tính theo biểu thức:
08,10.02,6
122
000 đến 3FF trong hệ HEX). Các mức 000, 001, 002, 003 và 3FC, 3FD, 3FE,
3FF đợc dùng làm khoảng dự phòng mức dới và trên của tín hiệu video, các
mức còn lại để lợng tử tín hiệu video tích cực.
Méo lợng tử phụ thuộc vào số mức lợng tử. Đối với tín hiệu video, méo
lợng tử xuất hiện ở hai dạng chính: Hiệu ứng đờng viền và nhiễu hạt ngẫu
nhiên.
Hiệu ứng đờng viền xuất hiện ở những vùng có độ sáng thay đổi chậm
và đều theo chiều ngang, khi đó có những sọc với độ sáng cố định chia thành
nhiều đờng rõ nét theo chiều đứng nh đờng biên. Nếu tăng số mức lợng tử,
hiệu ứng đờng viền sẽ giảm, khi sử dụng từ mã 8 bit để biểu diễn màu, hiệu
ứng đờng viền hầu nh không xuất hiện.
Hiệu ứng hạt là loại nhiễu có dạng nh sơng mù xuất hiện ở vùng ảnh
rộng và có độ sáng đồng đều.
b. Phân loại
Có hai phơng pháp lợng tử hoá là:
Lợng tử hoá tuyến tính có các bớc lợng tử Q bằng nhau.
Lợng tử hoá phi tuyến có các bớc lợng tử Q khác nhau.
1.4.3. Mã hoá
a. Khái quát
Mã hoá là khâu cuối cùng trong biến đổi AD, là quá trình biến đổi cấu
trúc nguồn tín hiệu mà không làm thay đổi tin tức, mục đích là cải thiện các
chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống truyền tin. Dữ liệu sau mã hoá có nhiều u điểm:
Tính chống nhiễu cao hơn, tốc độ hình thành tơng đơng khả năng thông qua
của kênh.
Quá trình mã hoá biến đổi các mức lợng tử hoá thành chuỗi các bit 0,
1. Độ dài của dãy tín hiệu nhị phân này (gọi là từ mã nhị phân) đợc tính
bằng số lợng các con số 0, 1 là một trong các chỉ tiêu chất lợng của kỹ
thuật số hoá tín hiệu, nó phản ánh mức sáng, tối, màu sắc của hình ảnh đợc ghi
nhận và biến đổi. Về nguyên tắc, độ dài dãy nhị phân này càng lớn thì độ phân
giải tín hiệu càng cao, độ phân giải hiện nay là 8 bit/ mẫu.
hoá chuyển đổi. Mã sơ cấp là mã cơ sở mà từ đó hình thành mã bảo vệ.
1.5. Giảm tốc độ bit trong truyền hình
11
Nếu sử dụng PCM tuyến tính để biến đổi số tín hiệu Video tơng tự thì
tốc độ bit sẽ tăng rất cao và do đó thiết bị Video số cũng nh thiết bị truyền dẫn
số cần phải có dải thông rất lớn so với trờng hợp tín hiệu Video tơng tự.
Trong truyền hình số ngời ta thờng lấy tỷ lệ tần số lấy mẫu tín hiệu chói
và tần số lấy mẫu tín hiệu số màu để đánh giá chất lợng hình ảnh.
sY
:
sc:R-Y
:
sc:B-Y
4 : 4 : 4 cht lng cao nht
4 : 2 : 2 cht lng cao
4 : 1 : 1 cht lng trung bỡnh
2 : 1 : 1 (dựng cho thoi truyn hỡnh )
Việc giảm tốc độ bit dựa vào các yếu tố sau:
+ Nguồn tín hiệu Video đợc xem nh nguồn có nhớ. Các thông tin đợc
truyền trên hai dòng kề nhau chỉ khác nhau rất ít và đợc xem là giống nhau.
Nó cũng đúng cho cả hai mành (nửa mành) và 2 ảnh kề nhau. Hay nói cách
khác: Một số thông tin nhất định trong tín hiệu Video có thể đợc khôi phục
lại ở đầu thu mà không cần truyền đi nó.
+ Dựa vào những đặc điểm sinh lý của mắt ngời: độ nhạy của mắt, các
đặc điểm về phổ của mắt, khả năng phân biệt của mắt, độ lu ảnh của võng
mạc nên không cần truyền đi toàn bộ thông tin chứa trong các dòng và các
mành hoặc các ảnh liên tục, các tín hiệu không truyền đi đó gọi là tín hiệu
d thừa (Redundanced Video Signal).
+ Để giảm tốc độ bit truyền hình số còn thực hiện chọn mã thích hợp có
Truyn a
chng trỡnh
Mó hoỏ u
cui cỏp
iu ch
QAM
Truyn a
chng trỡnh
Mó hoỏ
kờnh
iu ch
QPSK
Truyn a
chng trỡnh
Mó hoỏ
kờnh
iu ch
COFDM
Ghộp
kờnh
chng
trỡnh
Dũng chng
trỡnh 1
Dũng chng
trỡnh 2
Dũng chng
trỡnh n
Truy cp cú
iu kin
Mỏy thu v
tinh s
Mỏy thu v
tinh s
B gii iu
ch s
B gii iu
ch s
B gii iu
ch s
B trn
Mỏy phỏt
Mng hu
tuyn
Tớn hiu
t v tinh
Tớn hiu
t v tinh
Tớn hiu
t v tinh
Hỡnh 1.5. S khi h thng truyn hỡnh s qua c ỏp
Hình 1.5 là sơ đồ của hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến.
Nguồn tín hiệu truyền hình lấy nguồn từ vệ tinh thì cần một máy thu vệ tinh
số IRD (Integrated Receiver Coder) để thu các chơng trình khác nhau và
chuyển đổi thành dòng dữ liệu MPEG-2, đối với tín hiệu thị tần-âm tần AV thì
cần bộ giải nén biên mã số để giải mã tín hiệu, tạo ra dòng dữ liệu MPEG-2.
Nguồn tín hiệu khác nhau sẽ tạo ra dòng dữ liệu MPEG-2 ở bộ trộn nhiều đờng
số để tiến hành trộn và thu đợc dòng tín hiệu có tốc độ cao hơn. Sau đó tín hiệu
này đa vào bộ điều chế QAM, bộ biến tần để đạt đợc dải tần cần thiết cho
mạng truyền hình hữu tuyến.
nén xuống còn 6Mb/s, dòng số liệu MPEG-2 bị nén nhiều đờng sẽ đợc đa vào
bộ trộn nhiều đờng số tiến hành việc trộn, ở ngõ ra sẽ nhận đợc dòng mã
MPEG-2 có tốc độ cao hơn. Căn cứ vào yêu cầu, các chơng trình truyền hình
cần tải sẽ đợc thực hiện việc mã hoá, sau đó dòng số liệu MPEG-2 đợc đa vào
bộ điều chế số QPSK. Cuối cùng tiến hành biến tần, tín hiệu QPSK đợc điều
chế tới trung tần IF, đạt tới tần số vi ba cần thiết của dải sóng C hoặc K
u
, thông
qua anten phát tiến hành phát lên vệ tinh.
Sơ đồ khối của hệ thống thu truyền hình số vệ tinh nh hình 1.7. Tín hiệu
vệ tinh qua bộ biến tần LNB, máy thu vệ tinh số IRD sẽ tiến hành việc giải
điều chế QPSK, giải mã đa ra tín hiệu âm tần và thị tần, nếu dùng đầu nối thu
CATV ở trớc thì mạng truyền hình hữu tuyến có thể đợc chia thành phơng thức
truyền tải tơng tự và phơng thức truyền tải số.
Trong phơng thức truyền tải tơng tự thì số đờng truyền đạt và số lợng
máy thu bằng nhau, do tín hiệu đầu ra của máy thu vệ tinh số IRD là AV cho
nên cần phải dùng các bộ điều chế tơng tự với các kênh tần khác nhau để
truyền tải tín hiệu tới hộ dùng.
1.6.3. Hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất DVB-T
Hệ thống phát sóng số trên mặt đất DVB-T sử dụng độ rộng kênh 7-
8MHz, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 24Mb/s. Ngời ra sử
dụng phơng pháp điều chế số mã hoá ghép kênh theo tần số trực giao COFDM
do sự truyền tải của hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất tơng đối
đặc biệt, có hiện tợng phản xạ tín hiệu nhiều lần, can nhiễu rất nghiêm trọng.
16
Mỏy thu v
tinh s
Mỏy thu v
tinh s
B mó húa
Kết luận ch ơng 1
Những nội dung đã trình bày trong chơng 1 cho ta cái nhìn tổng thể về
các vấn đề của truyền hình số, vai trò của việc lựa chọn tần số lấy mẫu, số bit
lợng tử, các loại mã và sự cần thiết phải nén tín hiệu nhằm đa truyền hình số
vào ứng dụng thực tiễn. Vấn đề về nén tín hiệu video trong truyền hình số sẽ đ-
ợc giải quyết trong chơng 2.
Chơng 2: các công nghệ Nén tín hiệu video trong
truyền hình số
Nén nhằm giảm tốc độ bit của các dòng dữ liệu tốc độ cao mà vẫn đảm
bảo chất lợng hình ảnh hoặc âm thanh cần truyền tải. Tín hiệu Video sau khi
đợc số hoá (8 bit) có tốc độ bằng 216 Mb/s. Để có thể truyền trong một kênh
truyền hình thông thờng, thì tín hiệu video số cần phải đợc nén trong khi vẫn
đảm bảo đợc chất lợng hình ảnh. Chơng 2 nêu các nội dung này nhằm xây
dựng nội dung lý luận cho các giải pháp sẽ đa ra trong chơng tiếp theo (chơng
3) về ứng dụng công nghệ nén trong sản xuất chơng trình truyền hình.
2.1. Tổng quan về kỹ thuật nén Video số
2.1.1. Khái niệm chung
2.1.1.1. Mục đích của nén Video số
Nén video có hai lợi ích quan trọng thấy rõ:
17
Thứ nhất: nén video giúp chúng ta có thể sử dụng nguồn video số đã đ-
ợc mã hoá để truyền đi hay lu trữ một cách có hiệu quả ngay cả trên những
môi trờng truyền dẫn không hỗ trợ những file video cha đợc nén lúc đầu. Ví
dụ, một đĩa DVD sẽ chỉ có thể chứa đợc vài giây một đoạn video nguyên bản
không qua nén ở độ phân giải và tốc độ khung hình tơng đơng với chất lợng t-
ơng ứng trên tivi truyền hình sẽ không thể sử dụng nh lý giải ở trên.
Thứ hai: quá trình nén video cho phép việc sử dụng những nguồn video
đã qua nén cho quá trình lu trữ hay truyền đi một cách có hiệu quả. Ví dụ, với
một kênh truyền dẫn tốc độ cao, việc lựa chọn và truyền đi một video nén với
độ phân giải cao thậm chí cả những luồng video nén là hợp lý hơn nhiều so với
Các dạng mã hoá đ ợc lựa chọn sao cho có thể tận dụng đ ợc xác suất
xuất hiện của mẫu. Thông th ờng sử dụng mã RLC (run length coding: mã
hoá loạt d i) v mã VLC (variable length coding): gắn cho mẫu có xác suất
xuất hiện cao từ mã có độ d i ngắn sao cho chứa đựng một khối l ợng thông
tin nhiều nhất với số bit truyền tải ít nhất m vẫn đảm bảo chất l ợng yêu cầu.
2.1.1.3. Phân loại nén
Các thuật toán nén có thể phân l m hai loại: Nén không tổn thất
(lossless
compression) v nén có tổn thất (lossy compression).
19
Dữ liệu
Dữ liệu
Dữ liệu đã nén
Biến đổi
Mã hoá
Giải mã
Biến đổi
ngược
Dữ liệu đã nén
Quá trình nén
Quá trình giải nén
Hình 2.1: Sơ đồ khối quá trình nén v giải nén
Thuật toán nén không tổn thất không l m suy giảm, tổn hao dữ liệu. Do
vậy, ảnh khôi phục ho n to n chính xác với ảnh nguồn.
Các thuật toán nén có tổn thất chấp nhận loại bỏ một số thông tin không
quan trọng nh các thông tin không quá nhạy cảm với cảm nhận của
con
ng ời để đạt đ ợc hiệu suất nén cao hơn, Do vậy, ảnh khôi phục chỉ rất gần
chứ
không phải l ảnh nguyên thủy.
N
i
ii
SPSPH
1
2
)(log).(
Ví dụ một nguồn tin gồm các mẫu {1,0} với:
+ xác suất xuất hiện mẫu 1 l 0,8.
+ xác suất xuất hiện mẫu 0 l 0,2.
20
Khi đó entropy của nguồn l :
H = - (0,8.log
2
0,8 + 0,2.log
2
0,2)
= 0,7219 bit
Entropy của nguồn tin quy định giới hạn d ới tốc độ bit tại đầu ra bộ
mã hoá. Ph ơng pháp mã hoá n o có độ d i mã trung bình (số bit trung bình
cần để mã hoá một mẫu) c ng gần giá trị H thì ph ơng pháp mã hoá đó c ng
hiệu quả.
2.1.2.2. Mã hoá với độ d i chạy RLC (run length coding). [3]
Phơng pháp nén RLC này dựa trên cơ sở là sự liên tiếp lặp đi lặp lại các
điểm ảnh trong ảnh số, xuất hiện là do sự tơng quan giữa các điểm ảnh, đặc
biệt là với các ảnh 2 mức (bi level images). RLC tách các giá trị giống nhau
và biểu diễn nh là một tổng, kỹ thuật này chỉ áp dụng cho các chuỗi symbols
tuyến tính.
Có hai cách mã hoá RLC:
1- Tạo ra những từ mã cho mỗi độ dài chạy (động) và kết hợp với
quay lại bớc 2.
Ph ơng pháp mã hoá thống kê Huffman sẽ trở nên nặng nề khi số tin
của nguồn quá lớn. Trong tr ờng hợp n y ng ời ta dùng một biện pháp phụ
để giảm nhẹ công việc mã hoá. Tr ớc tiên liệt kê các tin của nguồn theo thứ tự
xác suất giảm dần, sau đó ghép th nh từng nhóm tin có tổng xác suất gần bằng
nhau. Dùng một mã đều để mã hoá các tin trong cùng một nhóm. Sau đó xem
các nhóm tin nh một khối tin v dùng ph ơng pháp Huffman để mã hoá các
khối tin. Từ mã cuối cùng t ơng ứng với mỗi tin của nguồn gồm hai phần:
một phần l mã Huffman v một phần l mã đều.
Xét ví dụ thiết lập cây mã Huffman cho một nguồn tin chứa các mẫu :
{s
0
, s
1
, ..,s
7
} với xác suất xuất hiện lần l ợt l :
p(s
i
) = {0,1;0,19;0,21;0,3;0,05;0,05;0,07;0,03}.
Cây mã Huffman xây dựng cho nguồn tin n y nh sau:
`
22
1.0
10.4
0
0
0.13
1
1
0
)=0.1
1
0011
11
10
01
0001
00101
0000
00100
Liệt kê Thiết kế mã Từ mã
xác suất
Mặc dù mã Huffman hiệu quả nh ng chúng ta phải hiểu rằng mã hoá
Huffman chỉ tối u khi đã biết tr ớc xác suất của mã nguồn v mỗi biểu
tr ng của mã nguồn đ ợc mã hoá bằng một số bit nguyên.
Đặc biệt mã hoá Huffman đ ợc phát triển cho ảnh số nh ng áp dụng
cho rất nhiều loại ảnh, mỗi ảnh có xác suất xuất hiện biểu tr ng của riêng nó.
Do đó mã Huffman không phải l tối u cho bất cứ loại ảnh đặc biệt n o.
2.1.2.4. Mã hoá dự đoán (Predictive coding)
Nh đã nói, nguồn ảnh chứa một l ợng thông tin rất lớn. Nếu mã hoá
trực tiếp nguồn tin n y theo PCM, tốc độ dòng bit thu đ ợc sẽ rất cao. Mặt
khác, nguồn ảnh lại chứa đựng sự d thừa v tính có nhớ: giữa các điểm
ảnh lân cận có mối quan hệ t ơng hỗ với nhau.
Mã hoá dự đoán đ ợc xây dựng dựa trên nguyên tắc cơ bản nh sau:
Lợi dụng mối quan hệ t ơng hỗ n y, từ giá trị các điểm ảnh lân cận,
theo một nguyên tắc n o đó có thể tạo nên một giá trị gần giống điểm ảnh
hiện h nh. Giá trị n y đ ợc gọi l giá trị dự báo.
Loại bỏ đi tính có nhớ của nguồn tín hiệu bằng một bộ lọc đặc biệt
có đáp ứng đầu ra l hiệu giữa tín hiệu v o s(n) v giá trị dự báo của nó.
Kênh tín hiệu
-
V
Đầu ra giải
mã
p
Hình 2.3: Sơ đồ khối bộ giải mã DPCM
24
Hình 2.2: Sơ đồ khối bộ mã hoá DPCM
Bộ dự
đoán
Mã hoá
entropy
Bộ lượng
tử hoá
Tín hiệu
video số
V +
e
+
Kênh
V
p
+
V: Tín hiệu vào.
e = V-P (P- sai số dự đoán)
Hiện nay các chuẩn nén MPEG đang đợc sử dụng phổ biến và đợc các tổ chức
ISO/IEC, ITU (International Telecommunication Union) công nhận là chuẩn
nén quốc tế, áp dụng cho các hệ truyền hình tại Mỹ, Nhật Bản, Châu âu.
MPEG-1: đợc phát triển vào năm 1988 1992, là tiêu chuẩn đầu tiên
của MPEG. Chuẩn MPEG-1 đợc sử dụng chủ yếu để nén tín hiệu VCD và các
luồng tốc độ thấp khoảng 1.5Mbps. MPEG-1 hỗ trợ nén các tín hiệu có phân
giải thấp 352 x 240(60Hz) và 352 x 288(50Hz), sử dụng biến đổi cosin rời rạc
25
Copyright: Tài liệu đại học ©