tài liệu tham khảo đa truyền thông phần 2 doc

Page 25
H
H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG AUDIO
NG AUDIO
-
-
VIDEO
VIDEO
• Hệ thống Audio – Video studio sản xuất chương
trình
Camera1
Camera2
Camera3
Camera4
Bộ tạo
kỹ
xảo
ðầu ra video
Cam1
Cam2
Cam3
Cam4
VCR1
VCR2

VCR3
EFF
LINE
VCR1
VCR2
VCR3
EFF1
EFF2
Hình 1-9 Hệ thống Audio – Video studio sản xuất chương trình
LINE
VCR1
VCR2
VCR3
Page 26
H
H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG AUDIO
NG AUDIO
-
-
VIDEO
VIDEO
• Hệ thống sản xuất chương trình ngoài trời:
– ðược sử dụng ñể thu các bản tin hay một chương trình nào

ñó mà không cần nhiều người thực hiện, thường sử dụng
các thiết bị cầm tay.
– Các chương trình truyền trực tiếp thì hệ thống có thể là các
hệ thống cố ñịnh nhưng với quy mô nhỏ và chất lượng thấp
hơn.
– Yêu cầu tính cơ ñộng cao.
– Camera ñược nối với máy ghi riêng mà khôg sử dụng ma
trận chuyển mạch.
– Máy ghi âm ña ñường ñược sử dụng ñể thuận tiện trong
hậu kỳ âm thanh nhưng phải yêu cầu ñồng bộ với hình.
Page 27
H
H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG AUDIO
NG AUDIO
-
-
VIDEO
VIDEO
• Hệ thống sản xuất hậu kỳ
Bộ tạo tiêu ñề
Camera copy
Kỹ
xảo

A
TITL1
GRPH1
Cam1
VCR1
VCR2
VCR3
EFFB1
VCR1
VCR2
VCR3
EFFA1
EFFA2
Bộ tạo ñồ họa
Kỹ
xảo
B
EFFA
EFFB
EFFB2
BỘ ðIỀU KHIỂN DỰNG
Hình 1-10 Hệ thống Audio – Video sản xuất hậu kỳ
Page 28
H
H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố

Ố
NG AUDIO
NG AUDIO
-
-
VIDEO
VIDEO
• Hệ thống cầu hội thảo
Monitor
Camera
Micro
Audio
Máy chiếu
Bộ xử lý và
ñiều khiển số
Monitor
Camera
Micro
Audio
Máy chiếu
Bộ xử lý và
ñiều khiển số
Vị trí A
Vị trí B
Hình 1-11 Hệ thống cầu hội thảo
Page 29
H
H
Ệ
Ệ

TH
TH
Ố
Ố
NG
NG
AUDIO
AUDIO
-
-
VIDEO
VIDEO
•
Hệ thống audio video trong PC
– PC dùng ñể trình diễn, lưu trữ, xử lý âm thanh, hình ảnh.
– ðiều khiển bằng phần mềm chuyên dụng kết hợp với các
card ñồ họa, xử lý kỷ xảo.
– ða dạng về tiêu chuẩn dẫn ñến khó tương thích.
– Có thể yêu cầu nhiều dạng card thích ứng khác nhau và có
thể sử dụng hơn một màn hình ñể hiển thị.
– Dữ liệu có thể yêu cầu nén và giải nén vì phạm vi ứng
dụng khả rộng.
Page 30
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố

Ố
V
V
Ấ
Ấ
N ð
N ð
Ề
Ề
V
V
Ề
Ề
T
T
Í
Í
N HI
N HI
Ệ
Ệ
U
U
• Tín hiệu và hàm
– Tín hiệu tương tự là hàm theo thời gian.
– Biên ñộ âm thanh ñược biểu diễn bằng mức ñộ âm thanh tại
thời ñiểm ñã cho.
– Tín hiệu ñược biểu diễn bằng hàm f(t).
• Tín hiệu có chu kỳ
– Sự lặp lại trong một khoảng thời gian ngắn nhất không ñổi

của tín hiệu gọi là chu kỳ T.
– Tần số là nghịch ñảo của chu kỳ: u=1/T.
Biên ñộ
Thời gian
t
f(t
0
)
t
0
Hình 1-7 Biểu diễn biên ñộ-thời gian
Page 31
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố
V
V
Ấ
Ấ
N ð
N ð
Ề
Ề
V
V

Ề
Ề
T
T
Í
Í
N HI
N HI
Ệ
Ệ
U
U
• Phân tích Fourier
– Trong thực tế, rất ít khi ta có ñược một tín hiệu ñơn tần, mà thông
thường là các tín hiệu phức tạp, kết hợp bởi nhiều tần số và các hài của
nó.
– Việc phân tích Fourier cho kết quả là tổng của các hàm sin và cosin
của các tần số khác nhau.
• Phân tích Fourier một chiều:
2
( ) ( )
j ut
F u f t e dt
π
∞
−
−∞
=
∫
2

( ) ( )
j ut
f t F u e du
π
∞
−∞
=
∫
F(u)=F
R
(u)+jF
I
(u)
2 2
( ) ( ) ( )
R I
F u F u F u
= +
)
)(
)(
arctan()(
uF
uF
u
R
I
=
θ
)(

)()()()(
uj
IR
euFujFuFuF
θ
=+=
Page 32
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố
V
V
Ấ
Ấ
N ð
N ð
Ề
Ề
V
V
Ề
Ề
T
T
Í

Í
N HI
N HI
Ệ
Ệ
U
U
• Phổ tần số
– Sự phân bố của |F(u)| gọi là phổ tần của tín hiệu.
– Tín hiệu biến thiên chậm thì phổ tần tập trung ở tần số thấp
và ngược lại. Từ ñó hình thành tín hiệu tần số thấp và tần
số cao.
Biên ñộ phổ |Fu|
Tần số (u)
Page 33
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố
V
V
Ấ
Ấ
N ð
N ð
Ề

Ề
V
V
Ề
Ề
T
T
Í
Í
N HI
N HI
Ệ
Ệ
U
U
• Tín hiệu Audio và Video
– Tín hiệu âm thanh thường là tín hiệu một chiều.
– Tín hiệu ảnh là tín hiệu hai chiều.
– Tín hiệu Video là tín hiệu 3 chiều.
– Với các chiều khác nhau, ta sẽ có số biến khác nhau tương
ứng.
• Chuyển ñổi Fourier 2 chiều
∫ ∫
∞
∞−
∞
∞−
+−
= dxdyeyxfvuF
vyuxj )(2

),(),(
π
∫ ∫
∞
∞−
∞
∞−
+
= dudvevuFyxf
vyuxj )(2
),(),(
π
vyjuxjvyuxj
eee
πππ
22)(2 −−+−
=
Page 34
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố
V
V
Ấ
Ấ

N ð
N ð
Ề
Ề
V
V
Ề
Ề
T
T
Í
Í
N HI
N HI
Ệ
Ệ
U
U
• Mằu sắc
– Việc kết hợp các màu khác nhau tạo nên một màu mới.
Thông thường, chọn các màu cơ bản ñể kết hợp, ví dụ RGB
Red
Blue
Green
Yellow
Magenta
White
Hình 1-8 Lý thuyết 3 màu RGB
Page 35
M

M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố
V
V
Ấ
Ấ
N ð
N ð
Ề
Ề
V
V
Ề
Ề
T
T
Í
Í
N HI
N HI
Ệ
Ệ
U
U
• Không gian cảm quan màu

3 chiều:
– Con người cảm quan màu sắc ở
các khía cạnh sau:
brightness: ñộ sáng như thế nào.
hue: màu nào.
saturation: sự tinh khiết
– Sự cảm quan này ñối với mỗi
người là mỗi khác biệt, do ñó,
không thể so ñược giữa người
này với người kia.
Hình 1-9 Cảm quan 3 chiều
Page 36
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• ðại lượng ño thông tin
– Lượng thông tin trong tín hiệu có thể không bằng lượng dữ liệu của nó
mà quan hệ mật thiết với xác suất xuất hiện của nó.
• Tự-thông tin (lượng tin)

– Thông tin ñược mang bởi một biến cố A có xác suất xuất hiện P[A] là:
– Thông tin không (lượng tin =0):
• Mặt trời mọc ñằng ñông.
– Lượng tin ít
• Máy ñiện thoại di ñộng trong tương lai ñều có
khả năng multimedia
– Lượng tin nhiều:
• Trường ðKBK ðN ñược xếp hạng nhất trên thế giới về ðTVT
[ ]
[ ]
2 2
1
log log
A
I P A
P A
= = −
I
A
P[A]
10
Page 37
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ

LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Entropy
– Lượng tin trung bình của nguồn tin, một cách gần ñúng, là số bit trung bình của
thông tin yêu cầu ñể biểu diễn các ký hiệu của nguồn tin.
– Với nguồn N ký hiệu X
i
thì entropy ñược ñịnh nghĩa như sau:
• H(S)≥0; ñối với mã hoá nhị phân, H(S) thể hiện mã hoá với số bít/ký hiệu
tối thiểu.
• Ví dụ:
Trong một ảnh phân bố ñều ở thang xám (256 mức): pi=1/256, số bit mã hoá
cho mức xám là log
2
256=8bits. Entropy của ảnh này là
H(S)=Σpilog
2
(1/pi)=8bits/ký hiệu.
Vậy, trong trường hợp phân bố ñều này, mã hoá ñộ dài cố ñịnh sẽ ñạt ñược số
bit tối thiểu. Trong trường hợp tổng quan thì mã hóa ñộ dài cố ñịnh sẽ
không hiệu quả.
[ ] [ ]
2
1
( ) log
N

i i
i
H S P X P X
=
= −
∑
Page 38
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Mã hoá ñộ dài cố ñịnh FLC (Fixed-Length Code)
– ðặc ñiểm:
• Sử dụng số bit cố ñịnh ñể biểu diễn mọi ký hiệu của nguồn.
• ðơn giản trong quá trình mã hoá/giải mã.
– Ví dụ
• Mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
sử dụng 8 bits ñể mã hoá các ký tự.
– Truyền chuỗi: DTVT: 68 84 86 84: 01101000 10000100 10000110
10000100

– Nhược ñiểm:
• Không hiệu quả
Page 39
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Mã hoá ñộ dài thay ñổi VLC (Variable-Length
Code)
– ðặc ñiểm
• Sử dụng số bit khác nhau ñể biểu diễn các ký tự khác nhau.
• Các ký tự có xác suất xuất hiện cao ñược phân bố bởi từ mã ngắn
và ngược lại.
• Hiệu quả trong việc biểu diễn hơn, nén tốt hơn.
– Ví dụ:
• Mã Morse.
• Shannon-Fano.
• Huffman.
• Mã hoá loạt dài (RLC).
Page 40

N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Thuật toán Shannon-Fano
• Ví dụ mô tả thuật toán:
• Mã hoá theo thuật toán Shannon-Fano:
- Sắp xếp các ký tự theo thứ tự giảm dần của tần suất xuất hiện.
- Tính xác suất.
- ðệ quy làm hai phần, mỗi phần có tổng xác suất gần bằng nhau. Mã hoá
phần trên bằng bit 0 (hoặc bit 1), phần dưới bằng bit 1 (hoặc bit 0).
- Vẽ sơ ñồ cây.
- Tính Entropy, số bits mã hoá trung bình và số bit mã hoá thông thường.
- Nhận xét.
656715Số lầ xuất hiện
EDCBAKý hiệu
Page 41
N
N
É

É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Entropy của nguồn:
• Số bits sử dụng trung bình:
• Số bít mã hoá thông thường: log
2
5=3bits
• Nhận xét: Số bits sử dụng trung bình gần
H(S) thì bộ mã càng hiệu quả.
Gốc
A B C
E D
0
0
1
1
1
1
0
0
2

1 15 7 6 6 5
( ) log .1.38 .2.48 2.7 2.7 2.96
39 39 39 39 39
( ) 2.19.
E
i
i A
i
H S p
p
H s
=
= = + + + +
=
∑
30 14 12 18 15
2.28 its
39
R b
+ + + +
= 
Tổng bitsMãLog
2
(1/p
i
)P
i
ðếmKý hiệu
15
18

12
14
30001.3815/3915A
1112.965/395D
0112.76/396E
012.76/396C
102.487/397B
Page 42
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Mã hoá Huffman
– Nguyên tắc:
Dựa vào mô hình thống kê của dữ liệu gốc, ký tự có xác suất càng cao
thì mã hoá với từ mã càng ngắn.
– Thuật toán:
- Tính tần suất xuất hiện trong dữ liệu gốc, sắp xếp theo thú tự giảm
dần.
- Xét từ dưới lên trên, bắt ñầu từ hai ký tự có xác suất bé nhất, quy

ñinh mỗi nhánh là 0 (hoặc 1) hợp lại với nhau thành nút có xác suất
bằng tổng hai xác suất hợp thành.
- Lặp lại cho ñến hết.
Page 43
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
– Xét ví dụ trên
– Số bít trung bình: 87/39=2.23 (<2.28)
– Hiệu quả hơn Shannon – Fano.
150115/39D
180106/39E
180016/39C
210007/39B
15115/39A
Tổng bitMãXác suấtKý hiệu
0
1
0

1
0
1
11/39
13/39
0
1
24/39
Page 44
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Mã hoá loạt dài RLC (Run-Length Coding)
– Nguyên lý
• Mã hoá loạt ký hiệu bằng chiều dài và ký hiệu của loạt ñó.
– ðặc ñiểm
• Mã hoá không tổn hao
• Mã hoá liên ký tự.
• Hiệu quả với một số nguồn tín hiệu, nhất là sau phép chuyển ñổi.

– Ví dụ
• 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15: (11,13)3 (9,13)15
• mã: (11,3) (9,15)
Bit thô
Run-length
Loạt 0 dài
side
số bit cần mã hoá
Cần 4 bits mã hoáCần 2 bits mã hoá
Page 45
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Mã hoá Lempel-Zip-Welch:
– Nén từ ñiển ñược Jacob Lampel và
Abraham Ziv ñề xuất năm 1977, phát
triển thành họ LZ, LZ77, LZ78.
– Năm 1984, Terry Welch cải tiến thành
LZW.

– Nguyên tắc: Dựa vào việc xây dựng một
từ ñiển lưu các chuỗi ký tự có tần suất
cao và thay thế bằng một từ mã mới.
– LZW tổ chức từ ñiển tốt hơn nên nâng
cao tỷ lệ nén.
– Ví dụ: Xét từ ñiển có ñộ lớn bằng 4096
giá trị từ mã, vậy ñộ dài lớn nhất của từ
mã là 12 bits (2
12
=4096).
– Xét chuỗi vào ABCBCABCABCD.
256: Mã xoá CC ñể khắc phục tình
trạng mẫu lặp lớn hơn 4096, nếu
mẫu lặp lớn hơn 4096 thì gởi CC ñể
xây dựng từ ñiển cho phần tiếp theo.
EoI: Báo hiệu hết một phần nén.
Chuỗi mới4095
……
Chuỗi mới258
257 | End of Information257
256 | Clear Code256
255255
……
00
Page 46
N
N
É
É
N D

N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Thuật toán:
- w = NIL;
- trong khi ñọc ñược ký tự thứ k
trong chuối
- nếu wk ñã tồn tại trong từ ñiển
thì w = wk
- còn không thì thêm wk vào
trong từ ñiển, mã hoá ngõ ra cho
w; w = k;
- k=k+1;
• Chuỗi ra: 65 66 67 259 258 67
262 68
• ðầu vào 12ktx8bits=96 bits.
• ðầu ra : 5ktx8+3ktx9=67bits.
• Tỷ lệ nén: 96/67=1.43
68
ABCD264262DABC
CAB
BA
CA26367AC
ABC262258CB

BA
BCA261259ABC
CB
CB26067BC
BC25966CB
AB25865BA
ANil
SymbolIndexOutputKW
Page 47
N
N
É
É
N D
N D
Ữ
Ữ
LI
LI
Ệ
Ệ
U
U
• Lưu ñồ
Start
w=nil
count=0
k=str[count]
k=nil?
wk in dict?

w=wk
count++
Output(w)
index++
Symbol=dict[index]= wk.
Output(w).
w=k
End
Y
N
Y
N