Download miễn phí Đồ án Nén tín hiệu trong truyền hình số
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH 5
CHƯƠNG I: TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG 5
1.1.Sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền hình đen- trắng 5
1.2.Đặc điểm máy thu hình 6
CHƯƠNG II: TRUYỀN HÌNH MÀU 10
2.1.Nguyên lý truyền hình màu 10
2.1.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu 10
2.1.2.Sơ đồ khối máy thu hình màu. 12
2.2.Các hệ truyền hình màu 14
2.2.1. Hê truyền hình màu NTSC 14
2.2.2. Hệ truyền hình màu PAL 14
2.2.3.Hệ truyền hình màu SECAM 15
CHƯƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ 16
3.1 Khái niệm truyền hình số 16
3.2. Đặc điểm của thiết bị truyền hình số. 18
PHẦN II: CÁC VẤN ĐỀ SỐ HOÁ TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH 21
CHƯƠNG I: CÁC VẤN ĐỀ SỐ HOÁ TÍN HIỆU VIDEO 21
1.1. Số hoá tín hiệu video. 21
1.1.1. Biến đổi tương tự sang số. 21
1.1.2. Tín hiệu video và biến đổi tín hiệu video. 23
1.2. Lấy mẫu tín hiệu video. 24
1.2.1. Quan hệ toán học. 24
1.2.2 Chọn tần số lấy mẫu: 27
1.2.3. Cấu trúc lấy mẫu. 30
1.2.4. Các thông số lấy mẫu tối ưu. 32
1.3. Lượng tử hoá tín hiệu video. 33
1.3.1. Lượng tử hoá tín hiệu . 33
1.3.2.Nhiễu do lượng tử hoá tín hiệu. 34
1.4. Mã hoá tín hiệu video . 35
1.4.1. Mã hoá tín hiệu rời rạc. 35
1.4.2. Các loại mã. 35
CHƯƠNG II: CÁC VẤN ĐỀ SỐ HOÁ TÍN HIỆU AUDIO. 38
2.1. Số hoá tín hiệu audio. 38
2.1.1. Số hoá tín hiệu audio. 38
2.1.2. Truyền tín hiệu âm thanh trong tín hiệu video. 39
PHẦN III: NÉN TÍN HIỆU TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ 41
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NÉN. 41
1.1. Mở đầu. 41
1.2. Mô hình nén ảnh. 42
1.3. Các đặc điểm của nén tín hiệu số. 43
1.3.1.Xác định hiệu quả của quá trình nén tín hiệu số. 43
1.3.2. Độ dư thừa số liệu. 43
1.3.3. Sai lệch bình phương trung bình 44
1.4. Lí thuyết thông tin Entropy . 44
1.5. Các phương pháp nén. 45
1.5.1. Nén không tổn hao. 46
1.5.2. Nén có tổn hao 47
CHƯƠNG II: CÁC DẠNG MÃ HOÁ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ NÉN 48
2.1. Mã RLC (Run Length coding). 48
2.2. Mã shannon. 48
2.3. Mã huffman. 48
2.4. Phương pháp mã dự đoán (DPCM). 48
2.5. Phương pháp chuyển vị. 49
CHƯƠNG III: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ NÉN VIDEO. 50
3.1. Nén Video công nghệ điều xung mã vi sai – DPCM. 50
3.1.1. Xử lý giải tương hỗ trong công nghệ DPCM. 50
3.1.2. Kỹ thuật tạo dự báo. 51
3.1.3. Lượng tử hoá sai số dự báo. 51
3.1.4. Khái niệm bù chuyển động (motion compensatio) và vecto chuyển động (motion vector). 52
3.1.5. Ước lượng chuyển động bằng phương pháp tìm kiếm khối tương đồng (Block matching). 53
3.1.6. Hệ thống DPCM có bù chuyển động. 54
3.2. Nén video công nghệ: Mã hoá chuyển đổi. 55
3.2.1. Xử lý tương hỗ trong công nghệ TC. 55
3.2.2. Biến đổi cosin rời rạc (discrete cosin transform-DCT). 56
3.2.3. Lượng tử hoá các hệ số DCT. 56
3.2.4. Quét các hệ số DCT. 58
3.2.5. Mã hoá các hệ số DCT. 59
3.2.6. Hệ thống nén video công nghệ mã hoá chuyển đổi. 59
3.3. Sự kết hợp các công nghệ nén. 61
CHƯƠNG IV: NÉN VIDEO THEO TIÊU CHUẨN MPEG. 63
4.1. Khái quát về các tiêu chuẩn nén. 63
4.2. Nén video theo MPEG -1. 64
4.2.1. Các thành phần ảnh cơ bản trong chuẩn nén MPEG. 66
4.2.2. Sự phân loại ảnh MPEG. 70
4.2.3. Tiêu chuẩn MPEG –1. 73
4.2.4. Hệ thống nén MPEG –1. 75
4.3. Nén tín hiệu video theo MPEG –2. 77
4.3.1. Cấu trúc dòng bit video MPEG –2. 79
4.3.2. Khả năng co dãn của MPEG –2. 80
4.3.3. Đặc tính và định mức (profile and level). 81
4.3.4. MPEG-2 4:2:2P@ML. 84
4.3.5. MPEG –2 đối với phát sóng và SXCT. 85
CHƯƠNG V: NÉN TÍN HIỆU AUDIO. 86
5.1. Cơ sở của nén tín hiệu audio. 86
5.1.1. Mô hình tâm lý thính giác. 86
5.1.2. Sự che lấp tín hiệu audio. 87
5.2. Công nghệ giảm tốc độ nguồn dữ liệu audio số. 89
5.3. Tiêu chuẩn nén Audio MPEG. 93
MPEG –2 94
KẾT LUẬN CHUNG. 95
THUẬT NGỮ TIẾNG ANH. 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-08-02-do_an_nen_tin_hieu_trong_truyen_hinh_so.98kfIM4vI1.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-70813/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
n.
1.3.2. Độ dư thừa số liệu.
Nén số liệu là quá trình giảm lượng số liệu cần thiết để biểu diễn cùng một lượng thông tin cho trước. Số liệu và thông tin không đồng nghĩa với nhau, số liệu chỉ là phương tiện dùng để truyền tải thông tin. Cùng một lượng thông tin cho trước có thể biểu diễn bằng các lượng số liệu khác nhau.
Độ dư thừa số liệu là vấn đề trung tâm trong nén ảnh số. Đánh giá cho quá trình thực hiện giải thuật nén là tỷ lệ nén (C N) được xác định như sau: Nếu N1 và
N2 là lượng số liệu trong hai tập hợp số liệu cùng được biểu diễn một lượng thông tin cho trước thì độ độ dư thừa số liệu tương đối RD của tập hợp số liệu thứ nhất với tập hợp số liệu thứ hai có thể được định nghĩa như sau:
RD=1-1/CN
Trong đó: CN=N1/N2
Trong trường hợp N1=N2 thì CN=1 và RD=0, có nghĩa là so với tập số liệu thứ hai thì tập số liệu thứ nhất không chứa số liệu dư thừa. Khi N2<<N1 thì CN tiến tới vô cùng và RD tiến tới 1, có nghĩa là độ dư thừa số liệu tương đối của tập số kiệu thứ nhất là khá lớn hay tập số liệu thứ hai đã được nén khá nhỏ.
1.3.3. Sai lệch bình phương trung bình
Một đánh giá thống kê khác có thể đánh giá cho nhiều giải thuật nén là sai lệch bình phương trung bình so với ảnh gốc RMS (Root Mean square ) được tính bởi biểu thức:
Trong đó:
RMS – sai lệch bình phương trung bình
Xi – Giá trị điểm ảnh ban đầu
Xi’ – Giá trị điểm ảnh sau khi nén
n - Tổng số điểm ảnh trong một ảnh
RMS chỉ ra sự khác nhau thống kê giữa ảnh ban đầu và ảnh sau khi nén. Đa số trường hợp khi nén chất lượng của ảnh nén là tốt với RMS thấp. Tuy nhiên, trong một số trường hợp có thể xảy ra là chất lượng ảnh nén với RMS cao tốt hơn ảnh với RMS thấp hơn.
1.4. Lí thuyết thông tin Entropy .
Trước khi nghiên cứu các phương pháp ta cần đánh giá lượng thông tin chủ yếu chứa đựng trong hình ảnh, để từ đó xác định dung lượng dữ liệu tối thiểu cần sử dụng để miêu tả, truyền tải thông tin về hình ảnh.
Lượng thông tin chứa đựng trong hình ảnh tỷ lệ nghịch với khả năng xuất hiện hình ảnh. Nói cách khác, một sự kiện ít xảy ra sẽ chứa đựng nhiều thông tin hơn một sự kiện có nhiều khả năng xuất hiện. Đối với hình ảnh , lượng thông tin của một hình ảnh bằng tổng số lượng thông tin của từng phần tử ảnh (Pixel ).
Lượng thông tin của từng ảnh được tính theo công thức:
I(xi)=log2(1/P(xi)) = -log2P(xi)
Trong đó:
I(xi)= lượng thông tin của phần tử ảnh xi (được tính bằng bit )
P(xi)= Xác suất xuất hiện của phần tử ảnh xi
Nếu một hình ảnh được biểu thị bằng các phần tử x1, x2, x3,… Xác suất xuất hiện của từng phần tử tương ứng sẽ là P(x1), P(x2), P(x3),…
Biết được lượng tin tức của từng phần tử ảnh chưa đủ, còn cần biết được lượng tin tức bình quân của cả tập hợp các phần tử của hình ảnh . Lượng tin tức bình quân ấy người ta gọi là entropy.
Entropy của hình ảnh là một giá trị có ý nghĩa quan trọng bởi xác định số lượng bit trung bình tối thiểu cần thiết để biểu diễn một phần tử ảnh. Trong công nghệ nén không tổn hao (Lossless Compression ) Entropy là giới hạn dưới của tỷ số bit/pixel. Nếu tín hiệu video được nén với tỷ số bit/pixel nhỏ hơn Entropy , hình ảnh sẽ bị mất thông tin và quá trình nén sẽ có tổn hao (lossy).
1.5. Các phương pháp nén.
Các hệ thống nén số liệu là sự phối hợp của rất nhiều các kỹ thuật xử lý nhằm giảm tốc độ bit của tín hiệu số mà vẫn đảm bảo chất lượng hình ảnh phù hợp ứng với một ứng dụng nhất định. Nhiều kỹ thuật nén mất và không mất thông tin (loss/lossless data reduction techniques) đã được phát triển trong nhiều năm qua. Chỉ có một số ít trong chúng có thể áp dụng cho nén video số.
Nén không mất thông tin
Nén mất thông tin
Video số
DCT
VLC
RLC
Loai bỏ khoảng xoá
DPCM
Lượng tử hoá
Mẫu con
JPEG
MPEG –1
MPEG –2
Hình1.3: Sự phối hợp các kỹ thuật trong JPEG và MPEG
Hình 1.3 minh hoạ kỹ thuật nén được sử dụng để tạo thành các tín hiệu nén JPEG (Joint Photographic Expert Group ) và MPEG (Moving picture Expert Group). Sử dụng các kỹ thuật này một cách riêng rẽ thực tế không đưa lại một kết quả nào về giảm tốc độ dòng tín hiệu .
Tuy nhiên, phối hợp một số các kỹ thuật này sẽ đem lại những hệ thống nén vô cùng hiệu quả như hệ thống nén JPEG, MPEG-1, MPEG-2.
1.5.1. Nén không tổn hao.
Nén không mất thông tin cho phép phục hồi lại đúng tín hiệu ban đầu sau khi giải nén. Đây là một quá trình mã hoá có tính thuận nghịch. Hệ số nén phụ thuộc vào chi tiết ảnh được nén. Hệ số nén của phương pháp nén không mất thông tin nhỏ hơn 2:1. Các kỹ thuật nén không mất thông tin bao gồm:
a) Mã hoá với độ dài thay đổi (VLC).
Phương pháp này còn được gọi là mã hoá Huffman và mã hoá Entropy, dựa trên khả năng xuất hiện của các giá trị biên độ trùng hợp trong một bức ảnh và thiết lập một từ mã ngắn cho các giá trị có tần suất xuất hiện cao nhất và từ mã dài cho các giá trị còn lại. Khi thực hiện giải nén, các thiết lập mã trùng hợp sẽ được sử dụng để tái tạo lại giá tri tín hiệu ban đầu.
b) Mã hoá với độ dài động (RLC).
Phương pháp này dựa trên sự lặp lại của cùng giá trị mẫu để tạo ra các mã đặc biệt biểu diễn sự bắt đầu và kết thúc của giá trị được lặp lại.
Chỉ các mẫu có giá trị khác không mới được mã hoá. Số mẫu có giá trị bằng không sẽ được truyền đi dọc theo cùng dòng quét.
c) Sử dụng khoảng xoá dòng, xoá mành.
Vùng thông tin xoá được loại bỏ khỏi dòng tín hiệu để truyền đi vùng thông tin tích cực của ảnh. Theo phương pháp đó, thông tin xoá dòng và xoá mành sẽ không được ghi giữ và truyền đi. Chúng được thay bằng các dữ liệu đồng bộ ngắn hơn tuỳ theo ứng dụng.
d) Biến đổi cosin rời rạc (DCT).
Quá trình DCT thuận và nghịch được coi là không mất thông tin nếu độ dài từ mã hệ số là 13 hay 14 băng tần đối với dòng video số sử dụng 8 bit biểu diễn mẫu. Nếu độ dài từ mã hệ số của phép biến đổi DCT nhỏ hơn, quá trình này trở nên có mất thông tin .
Trong truyền hình, phương pháp nén không tổn hao được kết hợp trong các phương pháp nén có tổn hao sẽ cho tỷ lệ nén tốt mà không gây mất mát về độ phân giải.
1.5.2. Nén có tổn hao
Nén có tổn hao chấp nhận mất mát một ít thông tin để gia tăng hiệu quả nén, rất thích hợp với nguồn thông tin là hình ảnh và âm thanh. Như vậy, nén có tổn hao mới thật sự có ý nghĩa đối với truyền hình. Nó có thể cho tỷ lệ nén ảnh cao để truyền dẫn, phát sóng. Đồng thời cho một tỷ lệ nén thích hợp cho xử lí và lưu trữ ảnh trong studio.
Nén tổn hao thường thực hiện theo 3 bước liên tục:
-Bước 1: Biến đổi tín hiệu từ miền thời gian (không gian) sang miền tần số bằng cách sử dụng các thuật toán chuyển vị như biến đổi cosin rời rạc DCT. Bước này thực hiện việc giảm độ dư thừa của pixel trong ảnh, tuy nhiên quá trình này không gây tổn hao.
-Bước 2: Thực hiện lượng tử hoá các hệ số DCT, số liệu được “làm trơn” bằng cách làm tròn. Việc mất mát số liệu xảy ra ở giai đoạn làm trơn này.
Bước 3: Nén s...
