Thực hành truyền thông đa phương tiện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
-----  -----

THỰC HÀNH
TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

Biên soạn: TS. Nguyễn Tường Thành
Bộ môn: Điện tử - Viễn thông

Tài liệu lưu hành nội bộ

2


BÀI
1:
CÁC
TRÊN MATLAB

THAO

TÁC

XỬ

LÝ

ẢNH

1. Đọc file ảnh từ MatLab

-Tạo một ma trận kích thước 512 x 512 gồm các số ngẫu nhiên. Hiển thị ma trận thu được
dưới dảng một bức ảnh.
- Nạp dữ liệu file ảnh màu parrots.jpg (search bằng google) vảo mảng ma trận MATLAB.
Hiển thị file ảnh màu này. Hiển thị ba ảnh R,G,B trên các cửa sổ MATLAB riêng biệt. Vẽ
histogram của 3 ảnh này (ghi kèm tên sinh viên thực hiện trong giao diện hiển thị).
- Nhập một ảnh xám Lena.jpg, kích thước 256x256. Giá trị điểm ảnh nhận được từ 0 đến
255, trong đó 0 tương ứng màu đen và 255 tương ứng màu trắng. Thực hiện chuyển đổi
sang ảnh âm bản bằng cách thay thế mỗi giá trị điểm ảnh bằng giá trị . Hiển thị hai bức ảnh
và histogram của chúng (như hình vẽ- ghi kèm tên sinh viên thực hiện trong giao diện hiển
thị).
Code:
A = imread('myAvt.jpg'); % Ham doc anh trong thu muc hien hanh
imshow(A); % Ham hien thi anh

Kết quả thu được:

3


Nhận xét:
Ma trận ảnh A thu được là một mảng dữ liệu 3 chiều kích thước 256x256x3 định nghĩa
các giá trị màu red, green, blue (giá trị 0 – 255) cho mỗi pixel riêng biệt.
2. Hiển thị 3 ảnh thành phần của ảnh RGB của ảnh và vẽ histogram của 3 ảnh thành
phần này
Code:
A = imread('myAvt.jpg'); % Ham doc anh trong thu muc hien
R = A; G = A; B = A;
R(:, :, 2) = 0; R(:, :, 3) = 0; % Giu nguyen thanh phan R
G(:, :, 1) = 0; G(:, :, 3) = 0; % Giu nguyen thanh phan G
B(:, :, 1) = 0; B(:, :, 2) = 0; % Giu nguyen thanh phan B

subplot(331); imshow(A);
subplot(334); imshow(R); title('R'); % Anh thanh phan R
subplot(335); imshow(G); title('G'); % Anh thanh phan G
subplot(336); imshow(B); title('B'); % Anh thanh phan B
subplot(337); imhist(A(:,:,1)); % Histogram cua thanh phan
subplot(338); imhist(A(:,:,2)); % Histogram cua thanh phan
subplot(339); imhist(A(:,:,3)); % Histogram cua thanh phan

hanh

R
G
B

Kết quả thu được:

4


3. Chuyển đổi sang ảnh xám. Vẽ histogram của ảnh này.
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
gray = rgb2gray(A); % Chuyen sang anh xam
subplot(121); imshow(gray); title('Anh xam');
subplot(122); imhist(gray); title('Histrogram cua anh xam');

Kết quả thu được:

5

Tăng độ tương phản của hình ảnh đầu ra
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
gray = rgb2gray(A); % Chuyen sang anh xam
subplot(121); imshow(gray); title('Anh xam');
A_adjust = imadjust(gray, [0.35 0.65]); % Dieu chinh do tuong phan
subplot(122); imshow(A_adjust); title('Anh chinh do tuong phan');

Kết quả thu được:

6


5. Hiển thị ảnh âm bản
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
gray = rgb2gray(A); % Chuyen sang anh xam
amban = 255.-gray; % Chuyen sang anh am ban
subplot(121); imshow(amban); title('Anh am ban');
subplot(122); imhist(amban); title('Histogram cua
xlim([0 255]);

anh

am

ban');

Kết quả thu được:

7


8


BÀI
2:
TRƯỚC KHI NÉN

BIẾN

ĐỔI

DCT

ẢNH

KHỐI

1. Công thức biến đổi cosine rời rạc thuận và ngược của một ma trận 2 chiều 8x8.
Giá trị x(n1 , n2 ) biểu diễn các mức xám của ảnh trong miền không gian, X (k1 , k2 ) là các hệ
số sau biến đổi DCT trong miền tần số.
7
7
1
 2n  1

 2n  1


X (k1 , k2 ) 
x(n1 , n2 ) cos  1 k1  cos  2 k2 


4C (k1 )C (k2 ) n1 0 n2 0
 16

 16

x(n1 , n2 ) 

7
7
1
 2k  1

 2k  1

X (k1 , k2 ) cos  1 n1  cos  2 n2 


4C (n1 )C (n2 ) k1 0 k2 0
 16

 16


 2
1

Trong đó các hệ số C ( )  

khi   0
khi   0

Sử dụng MatLab thực hiện biến đổi DCT thuận và ngược cho một ma trận 8x8 ngẫu
nhiên. Nhận xét.
Tạo ma trận 8x8 ngẫu nhiên bằng lệnh:
a = randi([0 255], 8, 8);

Ta có được một ma trận 8x8 như sau:
a =
208
231
32
233
161
24
71
140

245
247
40
248
245
124
204
36

107
234
202
245
167
9
217
239

173
193
190
100
167
43
180
8

70
11
24
210
177
81
243
8

112
97

195
203
47
125
114
165

181
193
70
174
167
41
30
127

245
87
149
57
192
65
129
178

Thực hiện biến đổi DCT bằng hàm dct2
a_dct = dct2(a);
a_dct =
1.0e+03 *
1.1162

0.1028

0.0457

-0.0996

-0.0963

-0.0243

0.0392

-0.0266

0.1351

0.0586

0.0802

-0.0210

-0.0102

0.1090

-0.0724

-0.0872

-0.0178 -0.0309

0.0996

-0.0579

0.0032

0.0533

0.0650

-0.0315

-0.0210

0.0098

0.0440

0.0221

0.0903

-0.1055

-0.1898

-0.0457

0.1425

0.0024

0.1366

0.0348

0.0010

0.0056

-0.0165

0.0807

0.0601 -0.0002 -0.1129

0.0433

0.0301

-0.1022

0.0077

0.0042

0.0216

0.0000

0.0154

0.0982

-0.0805

-0.0473 -0.1355

0.0952

-0.0156

-0.0002

-0.0266

-0.2115 -0.1689
0.0367 -0.0639

0.0237

Thực hiện biến đổi DCT ngược bằng hàm idct2
a_idct = idct2(a_dct);
a_idct =
208.0000 245.0000 107.0000 173.0000

70.0000 112.0000 181.0000 245.0000

9


231.0000 247.0000 234.0000 193.0000
32.0000

40.0000 202.0000 190.0000

11.0000

97.0000 193.0000

24.0000 195.0000

70.0000 149.0000

233.0000 248.0000 245.0000 100.0000 210.0000 203.0000 174.0000
161.0000 245.0000 167.0000 167.0000 177.0000
24.0000 124.0000

9.0000

43.0000

36.0000 239.0000

81.0000 125.0000

8.0000

57.0000

47.0000 167.0000 192.0000

71.0000 204.0000 217.0000 180.0000 243.0000 114.0000
140.0000

87.0000

41.0000

65.0000

30.0000 129.0000

8.0000 165.0000 127.0000 178.0000

Nhận xét: kết quả biến đổi DCT ngược cho kết quả giống với ma trận ban đầu.
2. Thực hiện phép biến đổi DCT (Tính tay) cho ma trận
20
20
20
20
40
40
40
40

20

20
20
20
40
40
40
40

20
20
20
20
40
40
40
40

20
20
20
20
40
40
40
40

20
20
20
20

40
40
40
40

20
20
20
20
40
40
40
40

20
20
20
20
40
40
40
40

20
20
20
20
40
40
40

40

Biến đổi DCT theo từng hàng ta được:
56.5685
56.5685
56.5685
56.5685
113.1371
113.1371
113.1371
113.1371

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0

0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

Biến đổi DCT theo từng cột ta được:
240
-72.4903
0
25.4552
0
-17.0086
0
14.4192

0
0
0
0
0

0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0

3. Thực hiện mô phỏng
Code:

A = zeros(16); B = zeros(16); % Tao ma tran 0 16x16
A(6:11,6:11) = 255; % Tao ma tran A nhu yeu cau
subplot(121); imshow(A); title('Anh tao ban dau'); % Hien thi anh ban dau
% Chia anh A thanh 4 khoi 8x8
A1 = A(1:8,1:8); A2 = A(1:8,9:16);
A3 = A(9:16,1:8); A4 = A(9:16,9:16);
% Thuc hien bien doi DCT cac khoi anh
A1_dct = dct2(A1); A2_dct = dct2(A2);
A3_dct = dct2(A3); A4_dct = dct2(A4);
% Bang trong so luong tu hoa
Q = [16 11 10 16 24 40 51 61;
12 12 14 19 26 58 60 55;
14 13 16 24 40 57 69 56;
14 17 22 29 51 87 80 62;
18 22 37 56 68 109 103 77;
24 35 55 64 81 104 113 92;
49 64 78 87 103 121 120 101;

10


72 92 95 96 112 100 103 99];
% Chia cho bang luong tu hoa
A1_lt = A1_dct./Q; A2_lt = A2_dct./Q;
A3_lt = A3_dct./Q; A4_lt = A4_dct./Q;
% Thuc hien bien doi IDCT
A1_I = idct2(A1_lt); A2_I = idct2(A2_lt);
A3_I = idct2(A3_lt); A4_I = idct2(A4_lt);
% Ghep anh
B(1:8,1:8) = A1_I; B(1:8,9:16) = A2_I;

B(9:16,1:8) = A3_I; B(9:16,9:16) = A4_I;
subplot(122); imshow(B); title('Anh tao sau khi nen'); % Hien thi anh B

Kết quả mô phỏng:

Nhận xét: Ảnh tạo ban đầu và ảnh tạo sau khi nén gần giống nhau, chỉ có sự sai khác rất
nhỏ

11


BÀI 3: TIẾP CẬN XỬ LÝ AUDIO VÀ VIDEO

Audio
1. Nạp 1 file audio vào MatLab và bật qua loa máy tính
[y, fs] = audioread('myAudio.wav');
sound(y,fs);

Vẽ dạng sóng dữ liệu trong cửa sổ MatLab
Code:
[y, fs] = audioread('myAudio.wav');
plot(y,'b');
title('Song du lieu');

Kết quả thu được:

Tăng kích thước dạng sóng lên 30%
Code:
[y, fs] = audioread('myAudio.wav');
y = y.*(1.3);

sound(y,fs);
plot(y,'b');
title('Song du lieu sau khi tang len 30%');

Kết quả thu được:

12


2. Tạo 1 vector 2*4096 giá trị ngẫu nhiên. Đặt tần số lấy mẫu Fs = 4096.
aud = rand(1, 2*4096);
fs = 4096;

Bật vector như 1 âm thanh qua loa máy tính và vẽ dạng sóng
Code:
aud = rand(1, 2*4096);
fs = 4096;
sound(aud, fs);
plot(aud,'b');
title('Song du lieu');

Kết quả thu được:

13


Video
1. Bật video trong MatLab
Code:
obj = VideoReader('myVideo.avi');

vid = obj.read();
implay(vid);

Kết quả:

2. Hiển thị từng khung ảnh (frame)
Code:
file = aviinfo('myVideo.avi'); % Lay thong tin file
nFrames = file.NumFrames;
% So frame trong video

14


Rate=file.AudioRate;
for k = 1:10
% Lay 10 frame dau tien
this_frame = read(M, k); % Doc tung frame
thisfig = figure();
image(this_frame); % Hien thi 1 frame
title(sprintf('Frame #%d', k));
end

Kết quả mô phỏng

15


3. Tạo ra một đoạn phim mới bằng cách hoán vị ngẫu nhiên các frame ảnh gốc ban
đầu

Code:
file = VideoReader('myVideo.avi'); % Lay thong tin file video
newavi = VideoWriter('newvideo.avi'); % Tao ra 1 file avi moi
newavi.FrameRate = 30;
open(newavi);
pos = randi([1 150],1,150); % Hoan vi ngau nhien vi tri cac frame
for k = 1:150
this_frame = read(file, pos(k)); % Doc tung frame
writeVideo(newavi,this_frame);
end
disp('Closing movie file'); % Dong video goc
close(newavi);
disp('Display new video'); % Chay video moi
implay('newvideo.avi');

Kết quả mô phỏng:

16


17


BÀI 4. THIẾT KẾ BỘ MÃ HÓA – GIẢI MÃ TỰA JPEG
1. Mã hóa
Code:
clear all, close all;
imRGB = imread('myAvt.jpg');
figure, imshow(imRGB), title('RGB Full Image');
imYIQ = rgb2ntsc(imRGB);

imYIQsubI = imresize(imYIQ(:,:,2), 0.5, 'bilinear');
imYIQsubQ = imresize(imYIQ(:,:,3), 0.5, 'bilinear');
imYIQupsampI = imresize(imYIQsubI, 2);
imYIQupsampQ = imresize(imYIQsubQ, 2);
reconstruct_imYIQ = imYIQ;
reconstruct_imYIQ(:,:,2) = imYIQupsampI;
reconstruct_imYIQ(:,:,3) = imYIQupsampQ;
reconstruct_imRGB = uint8(256*ntsc2rgb(reconstruct_imYIQ));
figure, imshow(reconstruct_imRGB), title('Recontructor RGB Full Image');
figure,
imshow(256*abs(imRGB(:,:,1)-reconstruct_imRGB(:,:,1)));
title('Recontructor R error');
figure,
imshow(256*abs(imRGB(:,:,2)-reconstruct_imRGB(:,:,2)));
title('Recontructor G error');
figure,
imshow(256*abs(imRGB(:,:,3)-reconstruct_imRGB(:,:,3)));
title('Recontructor B error');

Kết quả mô phỏng:

18/19


2. Giải mã
Code:
I = imread('myAvt.jpg');
I1 = I;
I2 = double(I);
[row col] = size(I);

I = double(I);
I = I - (128*ones(256));
QX = [16 11 10 16 24 40 51 61;
12 12 14 19 26 58 60 55;
14 13 16 24 40 57 69 56;
14 17 22 29 51 87 80 62;
18 22 37 56 68 109 103 77;
24 35 55 64 81 104 113 92;
49 64 78 87 103 121 120 101;
72 92 95 98 112 100 103 99];
DCT_matrix8 = dct(eye(8));
iDCT_matrix8 = DCT_matrix8;
dct_restored = zeros(row, col);
QX = double(QX);
for i = 1:8:row

19/19


for j = 1:8:col
zBLOCK = I(i:i+7, j:j+7);
win1 = DCT_matrix8*zBLOCK*iDCT_matrix8;
dct_domain(i:i+7, j:j+7) = win1;
end
end
for i = 1:8:row
for j = 1:8:col
win1 = dct_domain(i:i+7,j:j+7);
win2=round(win1./QX);
dct_quantized(i:i+7,j:j+7)=win2;

end
end
for i = 1:8:row
for j = 1:8:col
win2 = dct_quantized(i:i+7,j:j+7);
win3 = win2.*QX;
dct_dequantized(i:i+7,j:j+7)=win3;
end
end
for i=[1:8:row]
for j=[1:8:col]
win3 = dct_dequantized(i:i+7,j:j+7);
win4=iDCT_matrix8*win3*DCT_matrix8;
dct_restored(i:i+7,j:j+7)=win4;
end
end
I2=dct_restored;
K=mat2gray(I2);
figure(1);imshow(I1);title('Original image');
figure(2);imshow(K);title('Restored image from DCT');

Kết quả mô phỏng:

20/19