Tải bản đầy đủ (.pdf) (59 trang)

TRUYỀN HÌNH SỐ VÀ MULTIMEDIA (Digital Compressed Television and Multimedia) - Phần 3 pot

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.21 MB, 59 trang )

III
III
. N
. N
É
É
N T
N T
Í
Í
N HI
N HI


U VIDEO / AUDIO:
U VIDEO / AUDIO:
°
°
KT tương t
KT tương t


: N
: N
é
é
n thông t
n thông t
í
í
n video b


n video b


ng c
ng c
á
á
ch gi
ch gi


m
m
đ
đ


r
r


ng băng t
ng băng t


n m
n m
à
à
u < 1,2 MHz

u < 1,2 MHz
°
°
Trong R601:
Trong R601:
Y: 5,75 MHz
Y: 5,75 MHz
C
C
r
r
/C
/C
b
b
: 1,2
: 1,2


1,35MHz (gi
1,35MHz (gi


m băng t
m băng t


n
n
-

-
n
n
é
é
n)
n)
3.1.
3.1.
Đ
Đ


dư th
dư th


a v
a v
à
à
entropy trong Video
entropy trong Video
a.
a.
Dư th
Dư th


a theo th

a theo th


ng kê
ng kê
C
C
á
á
c gi
c gi
á
á
tr
tr


d
d


li
li


u thông tin gi
u thông tin gi


ng nhau: r

ng nhau: r


t nhi
t nhi


u,
u,
v
v
í
í
d
d


c
c
á
á
c v
c v
ù
ù
ng c
ng c
ó
ó
m

m


c gi
c gi


ng nhau (
ng nhau (
dư th
dư th


a, l
a, l


p l
p l


i):
i):
+ V
+ V
ù
ù
ng
ng



nh r
nh r


ng:
ng:
dư th
dư th


a không gian
a không gian
(n
(n


n
n


nh đ
nh đ


u)
u)
+ V
+ V
ù

ù
ng gi
ng gi


a 1 chu
a 1 chu


i
i


nh:
nh:
dư th
dư th


a th
a th


i
i
gian (ch
gian (ch


c

c


n mã ho
n mã ho
á
á
1 d
1 d


li
li


u gi
u gi


ng
ng
nhau v
nhau v
à
à
l
l


p l

p l


i to
i to
à
à
n b
n b




ph
ph


n gi
n gi


i mã)
i mã)
Qu
Qu
á
á
tr
tr
ì

ì
nh nh
nh nh


n d
n d


ng c
ng c
á
á
c pixels gi
c pixels gi


ng nhau g
ng nhau g


i l
i l
à
à
gi
gi


i tương quan d

i tương quan d


li
li


u (decorrelation), v
u (decorrelation), v
í
í
d
d


d
d
ù
ù
ng
ng
DCT (t
DCT (t


p trung h
p trung h


u h

u h
ế
ế
t năng lư
t năng lư


ng c
ng c


a kh
a kh


i pixels
i pixels
v
v
à
à
o 1 s
o 1 s


í
í
t h
t h



s
s


).
).
b.
b.
Dư th
Dư th


a tâm sinh lý
a tâm sinh lý
M
M


t ti
t ti
ế
ế
p nh
p nh


n c
n c
á

á
c sample không đ
c sample không đ


u nhau (ch
u nhau (ch
ó
ó
i,
i,
m
m
à
à
u): N
u): N
ế
ế
u không nh
u không nh
ì
ì
n th
n th


y 1 sai s
y 1 sai s



th
th
ì
ì
sai s
sai s


n
n
à
à
y không c
y không c
ó
ó
t
t
á
á
c đ
c đ


ng lên ch
ng lên ch


t lư

t lư


ng thu
ng thu
nh
nh


n
n


nh khôi ph
nh khôi ph


c;
c;
Do đ
Do đ
ó
ó
c
c
ó
ó
th
th



lo
lo


i b
i b


m
m


t s
t s


gi
gi
á
á
tr
tr


c.
c.
Entropy
Entropy
(

(
đo trung b
đo trung b
ì
ì
nh n
nh n


i dung thông tin/ m
i dung thông tin/ m


u nh
u nh


phân)
phân)


S
S


ki
ki


n c

n c
ó
ó
x
x
á
á
c su
c su


t nh
t nh


hơn
hơn
(gi
(gi
á
á
tr
tr


nh
nh


phân c

phân c


a
a
sample) s
sample) s


cho thông tin nhi
cho thông tin nhi


u hơn
u hơn
.
.


N
N
ế
ế
u n
u n
é
é
n video gi
n video gi



m t
m t


c đ
c đ


bit dư
bit dư


i gi
i gi
á
á
tr
tr


entropy,
entropy,
th
th
ì
ì
m
m



t s
t s


thông tin
thông tin


nh b
nh b


m
m


t
t


Đ
Đ


c trưng c
c trưng c


a m

a m


t (HVS):
t (HVS):
saùng ñoä cöôøngI;Contrast
minmax
minmax
II
I
I



(3.1)
Độ nhạy về contrast của
HVS
chrominance
luminance
Tsố k/g
[chu kỳ/độ]
1
10
50
0,001
0,01
0,1
1
Độ nhạy về contrast của
HVS

f/ Hz
1
50
100
1
10
50
100
5
10
Tần số kg thấp
Tần số kg cao
Hình 3.1 Hình 3.2
][
d
w
3,57
d2
w
arctan2 nhìn Góc
]/ckỳ[
kỳ

chu

số
ảnh giải phân Độ
0
0


















II
II
phản tươngĐộ
ảnh rộng độ
hình

dòng

số
giải phân Độ
min
max
minmax





(3.2)

W=
đ

r

ng
d= kho

ng c
á
ch
chu kỳ
I
max
I
min
(sóng)
Hình 3.3
3.2.
3.2.
K
K


thu

thu


t gi
t gi


m (n
m (n
é
é
n) d
n) d


li
li


u video:
u video:
(c
(c
ó
ó
2 nh
2 nh
ó
ó
m):

m):
N
N
é
é
n c
n c
ó
ó
t
t


n th
n th


t v
t v
à
à
N
N
é
é
n không t
n không t


n th

n th


t
t
Nén video
Không tổn thất Tổn thất
DCT VLC RLC
Tách
vùng xoá
f
samp
thấp
(băng con)
DPCM
Lượng tử
hoá, VLC
 Huffman
 mã hoá
entropy
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)
JPEG, MPEG-1/2,DV
Cho các hệ
số DCT
Dùng
cho tín

hiệu
màu C
Hình 3.4

Lấy mẫu
Mã hoá
entropy
Ra
Dự báo

Video V
+
e
e'
p
v'
+
+
-
Hình 3.5
Giải mã
entropy

Dự báo
+
+
p
e'
+
v'

Ra
Hình 3.6
e=v-p - sai số dự báo
e’ - sai số lượng tử hoá
v’ = e’+p - tín hiệu khôi phục
+
Mã ho
á
DPCM
+ Giải mã DPCM
+
+
Mã ho
Mã ho
á
á
d
d
ù
ù
ng DCT
ng DCT


C
C
á
á
c bư
c bư



c mã ho
c mã ho
á
á
DCT (1 chi
DCT (1 chi


u):
u):
1. Bi
1. Bi


u di
u di


n biên đ
n biên đ


ch
ch
ó
ó
i c
i c



a chu
a chu


i c
i c
á
á
c pixel theo
c pixel theo
th
th


i gian:
i gian:
2. L
2. L


y m
y m


c DC trung b
c DC trung b
ì
ì

nh c
nh c


a chu
a chu


i pixel
i pixel
t
98 92 95 80 75 82 68 50
8 pixel chói liên tiếp trong 1 dòng
Mức DC
pixel chói
0
0
Biên độ
pixel chói
t
3. T
3. T
ì
ì
m phương sai t
m phương sai t


m
m



c trung b
c trung b
ì
ì
nh c
nh c
á
á
c
c
pixel ch
pixel ch
ó
ó
i.
i.
4. Bi
4. Bi


u di
u di


n ph
n ph



c
c


a c
a c
á
á
c pixel ch
c pixel ch
ó
ó
i t
i t


0Hz
0Hz


1/2f
1/2f
sample
sample
(6,75 MHz)
(6,75 MHz)
Phương sai
pixel chói
0
t

Năng lượng
0
f
6,75 MHz
5. T
5. T
á
á
ch th
ch th
à
à
nh c
nh c
á
á
c băng t
c băng t


n v
n v


i c
i c
á
á
c h
c h



s
s


DCT
DCT
tương
tương


ng c
ng c


a t
a t
í
í
n hi
n hi


u ch
u ch
ó
ó
i.
i.

6. Bi
6. Bi


u di
u di


n c
n c
á
á
c gi
c gi
á
á
tr
tr


h
h


s
s


đ
đ



c trưng cho m
c trưng cho m


i băng
i băng
con.
con.
Năng lượng
f
sample
/2
0
f
0
Năng lượng
f
DC AC
Nếu độ dư thừa không gian cao
thì, AC  0
Kh

i 8X8 c
á
c pixel
99
97
95

93
91
89
87
92
91
89
87
85
83
81
95
94
92
90
88
86
84
80
79
77
75
73
71
69
75
74
72
70
68

66
64
82
81
79
77
75
73
71
68
67
65
63
61
59
57
50
49
47
45
43
41
39
85 79 82 67 62 69 55 37
Cột 1
cột cuối
Hàng 1
Hàng cuối
0
Biên độ pixel

t
99
0
Biên độ pixel
t
85
0
Biên độ pixel
(Chiều ngang)
85
37
50
0
Biên độ pixel
99
85
0
Biên độ pixel
t (chiều đứng)
50
37
t(chiều đứng)
(Chiều ngang)
Hình 3.7
a. Khối DCT 2 chiều
591
35
-1
3
-1

0
-1
106
0
0
0
0
0
0
-18
0
0
0
0
0
0
28
0
0
0
0
0
0
-34
0
0
0
0
0
0

14
0
0
0
0
0
0
18
0
0
0
0
0
0
50
0
0
0
0
0
0
0 0 0 0 0 0
0
0
Giá trị hệ số khối 8 X 8 DCT
 Tách phổ năng lượng theo (hàng, cột)
 Biểu diễn các hệ số DCT , hàng cột
16
v)1k2(
cos

16
u)1j2(
cos).k,j(f
4
)v(C)u(C
)v,u(F
7
0j
7
0k


 
 
FDCT:
IDCT:









71,2,3, ,vu, nếu , 1
0 vu, nếu ,
2
1
C(v) C(u),

đứng gian không số tần- 0 7 :v
ngang gian không số tần- 0 7 :u
chói pixel 8x8 khối tronggốc sample )k,j(f
8x8

DCt

khối

của

số

hệ

các

-
v)
F(u,
16
v)1k2(
cos
16
u)1j2(
cos).k,j(f
4
)v(C)u(C
)v,u(F
7

0j
7
0k


 
 
FDCT:
(3.3)
 
 


7
0j
7
0k
16
v)1k2(
cos
16
u)1j2(
cos)v,u(F).v(C)u(C)k,j(f
(3.4)
a. Khối DCT 3 chiều
Hình 3.8
Hệ số
DC
0 1 2 3 4 5 6 7
-200

0
200
400
500
0
2
4
6
u
v
Làm tròn
trọng số
DCT
VLC
buffer
Ra
(nén)
Dữ
liệu vào
Phân tích
Điều khiển phản hồi
Điều khiển tiến
+ Quá trình giảm dữ liệu nhờ DCT
Hình 3.9
Ra
DCT
Lượng
tử hóa
Quét
Zig-zag

RLC VLC
+ Quá trình giảm dữ liệu cụ thể
Bảng
trọng số
Tạo
macro-
block
buffer
Hệ số DC,
giải mã
(DPCM)
Hệ số
thang độ
Y
C
R
C
B
Khối ID (Nhận
dạng)
Khối 8X8
pixel
giá trị DCT
Khối DCT
lượng tử hóa
Huffman
chọn tốc độ
bit ra
Quét Zig-zag
Đặt các từ ngắn cho các

mức đều nhau, đặt các từ
dài cho các mức xảy ra
không đều
Một số hệ số 0 (sau hệ
số DC) được mã hoá
=1; số lượng 0 chạy
trước 1 hệ số 0
Hình 3.10
+ Giải mã DCT
IDCT
Lượng
tử hóa
đảo
Zig-zag
Bảng
trọng số
Tách khối
macro-block
Y
C
R
C
B
RLC
VLC
Bảng
Huffman
Giải mã
hệ số DC
dùng DPCM

Hình 3.11
+
+
K
K


thu
thu


t gi
t gi


m d
m d


li
li


u không gian
u không gian
-
-
th
th



i gian:
i gian:


Dư th
Dư th


a gi
a gi


a c
a c
á
á
c frames (chênh l
c frames (chênh l


ch = ph
ch = ph


n
n
đ
đ



ng); ph
ng); ph


n c
n c


đ
đ


nh l
nh l
à
à
dư th
dư th


a. Gi
a. Gi


m b
m b


ng c

ng c
á
á
ch:
ch:
d
d
ù
ù
ng qu
ng qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh IDCT (khôi ph
nh IDCT (khôi ph


c c
c c
á
á
c gi
c gi
á
á
tr

tr


chênh
chênh
l
l


ch c
ch c


a kh
a kh


i 8x8 pixel) v
i 8x8 pixel) v
à
à
đ
đ


tr
tr


frame, t

frame, t


ng h
ng h


p
p
c
c
á
á
c gi
c gi
á
á
tr
tr


chênh l
chênh l


ch v
ch v


i c

i c
á
á
c gi
c gi
á
á
tr
tr


c
c


a frame trư
a frame trư


c.
c.
Kh
Kh


i pixel d
i pixel d


b

b
á
á
o tr
o tr


đi kh
đi kh


i pixel g
i pixel g


c
c


kh
kh


i sai
i sai
s
s


d

d


b
b
á
á
o. N
o. N
ế
ế
u không c
u không c
ó
ó
chuy
chuy


n đ
n đ


ng th
ng th
ì
ì
kh
kh



i d
i d


b
b
á
á
o không tho
o không tho


mãn.
mãn.
Mã ho
Mã ho
á
á
DCT/DPCM:
DCT/DPCM:
Giải mã
VLC
Giải
lượng
tử hóa
Đảo
2-D
IDCT


Trễ frame
+
Khôi phụ
c
video
Khối sai số dự báo

2-D
DCT
Lượng
tử hóa
Ra
Trễ
frame

Khối dự
báo frame n
+
+
Hình 3.12
VLC
IDCT
Khối pixel
gốc frame
(n+1)
Khối sai số dự báo
Hình 3.13
Giải mã DCT/DPCM:
+
+

K
K


thu
thu


t b
t b
ù
ù
chuy
chuy


n đ
n đ


ng:
ng:


T
T
á
á
ch chuy
ch chuy



n d
n d


ch c
ch c
á
á
c chi ti
c chi ti
ế
ế
t gi
t gi


a 2 frames k
a 2 frames k


.
.


D
D
ù
ù

ng 1 vector chuy
ng 1 vector chuy


n đ
n đ


ng đ
ng đ


ch
ch


th
th


v
v


tr
tr
í
í
(to
(to





đ
đ


) m
) m


i c
i c


a c
a c
á
á
c chi ti
c chi ti
ế
ế
t n
t n
à
à
y trong frame đang x
y trong frame đang x

é
é
t.
t.
Vector chuy
Vector chuy


n đ
n đ


ng ch
ng ch


th
th


to
to


đ
đ


c
c

á
á
c kh
c kh


i
i
(
(
đã n
đã n
é
é
n)
n)
trong frame trư
trong frame trư


c s
c s


l
l


p l
p l



i trong frame đang x
i trong frame đang x
é
é
t t
t t


i
i
m
m


t to
t to


đ
đ


m
m


i (g
i (g



i l
i l
à
à
d
d


b
b
á
á
o b
o b
ù
ù
chuy
chuy


n đ
n đ


ng
ng
interframe).
interframe).



X
X


p x
p x


chuy
chuy


n đ
n đ


ng nh
ng nh


1 macroblock (ch
1 macroblock (ch


d
d
ù
ù

ng
ng
cho Y). Vector chuy
cho Y). Vector chuy


n d
n d


ch x
ch x


p x
p x


cho m
cho m


i
i
macroblock.
macroblock.


C
C

á
á
c vector chuy
c vector chuy


n đ
n đ


ng +
ng +
đ
đ


chênh l
chênh l


ch mã ho
ch mã ho
á
á
DCT c
DCT c


a macroblock đang x
a macroblock đang x

é
é
t v
t v
à
à
macroblock chu
macroblock chu


n
n
(x
(x
á
á
c đ
c đ


nh b
nh b


ng c
ng c
á
á
c vector chuy
c vector chuy



n đ
n đ


ng)
ng)
đư
đư


c truy
c truy


n
n
c
c
ù
ù
ng nhau
ng nhau


hi
hi



u qu
u qu


đ
đ


phân gi
phân gi


i cao hơn
i cao hơn
. C
. C
á
á
c k
c k


thu
thu


t x
t x
á
á

c đ
c đ


nh vector chuy
nh vector chuy


n đ
n đ


ng:
ng:
-
-
Th
Th
í
í
ch
ch


ng kh
ng kh


i block matching (n
i block matching (n

ế
ế
u chênh l
u chênh l


ch
ch
l
l
à
à
min)
min)


Thông tin vector chuy
Thông tin vector chuy


n đ
n đ


ng truy
ng truy


n đ
n đ

ế
ế
n b
n b


gi
gi


i
i
mã theo đ
mã theo đ


chênh l
chênh l


ch c
ch c


a kh
a kh


i h
i h



s
s


DCT, v
DCT, v
í
í
d
d


:
:
Mã ho
Mã ho
á
á
DCT d
DCT d


b
b
á
á
o b
o b

ù
ù
chuy
chuy


n đ
n đ


ng:
ng:

DCT
Lượng
tử hóa
Trễ
cố định

+
+
Hình 3.14
VLC
IDCT
video
frame
ghép
kênh

Xấp xỉ

chuyển
động
VLC
Frame sai số dự báo (chênh lệch
giữa frame dự báo và frame đang xét)
frame
dự báo
Vector chuyển động
+
+
C
C
á
á
c lo
c lo


i frame d
i frame d


li
li


u video
u video
a)
a)

Frame
Frame


(
(
intraframe): ch
intraframe): ch


gi
gi


m đ
m đ


dư th
dư th


a không
a không
gian (n
gian (n
é
é
n v
n v



a ph
a ph


i)
i)
intraframe.
intraframe.
Đư
Đư


c x
c x
ế
ế
p trong c
p trong c
á
á
c
c
kh
kh


i không c
i không c

ó
ó
chu
chu


n cho
n cho


nh kh
nh kh
á
á
c.
c.
b)
b)
Frame P
Frame P
(d
(d


b
b
á
á
o ti
o ti

ế
ế
n): ch
n): ch


a c
a c
á
á
c macroblock b
c macroblock b
ù
ù
chuy
chuy


n đ
n đ


ng ti
ng ti
ế
ế
n v
n v
à
à

intra (n
intra (n
é
é
n cao hơn
n cao hơn


). D
). D
ù
ù
ng l
ng l
à
à
m
m
chu
chu


n cho c
n cho c
á
á
c frames B v
c frames B v
à
à

c
c
á
á
c P tương lai
c P tương lai
.
.
c)
c)
Frame B
Frame B
(d
(d


b
b
á
á
o 2 chi
o 2 chi


u, n
u, n


i suy 2
i suy 2





ng): Ch
ng): Ch


a
a
c
c
á
á
c macroblock b
c macroblock b
ù
ù
chuy
chuy


n đ
n đ


ng ti
ng ti
ế
ế

n, l
n, l
ù
ù
i,
i,
2
2




ng
ng
v
v
à
à
macroblock lo
macroblock lo


i intra (n
i intra (n
é
é
n cao nh
n cao nh



t)
t)
d)
d)
Nh
Nh
ó
ó
m
m


nh GOP
nh GOP
: Chu
: Chu


i GOP c
i GOP c
ó
ó
2 thông s
2 thông s


:
:
m
m

-
-
s
s


frames t
frames t




đ
đ


u cho đ
u cho đ
ế
ế
n frame cu
n frame cu


i
i
B
B
(P)t
(P)t





c frame
c frame


ti
ti
ế
ế
p theo
p theo
n
n
-
-
s
s


frame B gi
frame B gi


a 2 frames P
a 2 frames P
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10
I B B P B B P

B
B I
R-601:
C
ấu trúc:
BBPBBPBB
I B I
I B P
I P
Cấu trúc:IB
Cấu trúc:IBP Cấu trúc:IP
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18

×