CHÖÔNG III PHAÂN TÍCH MOÂI TRÖÔØNG NOÄI BOÄMUÏC TIEÂU CHÖÔNG III  Hieåu

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

TÔp chẵ Tin hồc v iÃu khin håc, T.28, S.3 (2012), 217233

NGHI–N CÙU CƒI TI˜N CH‡T L×ĐNG N’N ƒNH TRONG LCD
NGUY™N HÚU T€I1_{, NGUY™N THÀ HO€NG LAN}2

1_{Khoa Cổng nghằ Thổng tin, Ôi hồc Khoa hồc Huá}
2_{Ôi hồc B¡ch khoa H  Nëi, Vi»n CNTT & TT}

<b>Tóm tắt.</b> Trong bi bĂo ny, chúng tổi trẳnh by nghiản cựu và kÿ thuªt n²n £nh ùng dưng trong
h» thèng overdrive cõa cĂc thiát b mn hẳnh tinh th lọng (LCD). Overdrive trong LCD l hằ thống
khưc phửc hiằn tữủng hẳnh Ênh chuyn ởng b mớ khi hin th trản LCD. Ơy l vĐn à ang ữủc
quan tƠm nghiản cựu trong nhỳng nôm gƯn Ơy. CĂc mổ hẳnh nn Ênh trong LCD  ữủc à xuĐt
bi nhiÃu tĂc giÊ khĂc nhau. Trản cỡ s nghiản cựu cĂc mổ hẳnh, chúng tổi à xuĐt mởt cÊi tián cừa
mổ hẳnh Advanced Hybrid Image Codec (AHIC) vốn l mởt mổ hẳnh cõ cĐu trúc ỡn giÊn những lÔi
cho t số nn cao v chĐt lữủng Ênh nn khĂ tốt. Mổ hẳnh cÊi tián ữủc gồi tản l Mean-Adaptive
Image Coding (MAIC), cõ khÊ nông thẵch nghi cao nhơm giÊm tĂc ởng cừa nhiạu, loÔi bọ ữủc hiằu
ựng nhiạu khối (blocking effect) m AHIC mưc phÊi. Kát quÊ thỷ nghiằm trản 20 chuội khung hẳnh
chuyản dửng trong lắnh vỹc xỷ lỵ video ữủc chồn lồc ngău nghiản cho thĐy, MAIC Â loÔi bọ ữủc
hon ton hiằn tữủng nhiạu khối, l loÔi nhiạu m mưt ngữới rĐt nhÔy cÊm khi quan sĂt trản chuội
khung hẳnh chuyn ởng, giúp hằ thống Overdrive hoÔt ởng chuân xĂc hỡn mang lÔi hẳnh Ênh
chĐt lữủng cao cho LCD.

<b>Abstract.</b>In this paper, we present a research on image compression technique in overdrive system
of liquid crystal displays (LCD). The overdrive in LCD is a technique to reduce the response time
of LCD, to remove drawback of motion blur caused by the slow response of liquid crystals. This
problem has been studied in recent years. Image compression models in LCD are suggested in this
paper. Based on research on the models, we propose a promotion of Advanced Hybrid Image Codec
(AHIC), which has a rather simple structure, high rate of compression and rather good quality of
compressed image. The promotion models is called Mean-Adaptive Image Coding (MAIC). It has high
adaptive ability, so it can reduce effect of noise. Furthermore, it can remove blocking effect which
has much in AHIC. To evaluate the proposed MAIC models, we use 20 test image sequences with

different features. This is the set of dedicated image, which is used for evaluation in image or video
processing. Experimental results show that MAIC completely remove blocking effect error. This is
a kind of error which is sensitive to human visual system, especially when watching motion image
sequences. Due to these improvements, MAIC can bring exact activity for Overdrive system and lead
to enhancing image quality in LCD.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

218 NGUY™N HÚU T€I, NGUYN TH HONG LAN

1. GIẻI THIU

Ngy nay, mn hẳnh tinh th lọng LCD (Liquid Crystal Displays) Â tr nản rĐt phờ bián
trản th trữớng thiát b giÊi trẵ gia dửng cụng nhữ trong cổng nghiằp. Tuy nhiản, im yáu cừa
LCD l hiằn tữủng hin th khổng ró nt ối vợi c¡c c£nh chuyºn ëng, ÷đc gåi l  hi»u ùng
motion-blur, ÷đc minh hồa qua hẳnh 1.1. Nguyản nhƠn l do cĂc phƯn tỷ tinh th lọng Ăp
ựng lÔi sỹ thay ời ở sĂng khi chuyn ời tứ khung hẳnh trữợc õ sang khung hẳnh hiằn thới
vợi mởt tốc ở chêm (slow response). tông tốc ở Ăp ựng cừa cĂc phƯn tỷ tinh th nhơm
khưc phửc hiằn tữủng motion-blur, ngữới ta Ăp dửng 2 k thuêt chẵnh: K thuêt thự nhĐt l
tông tƯn xuĐt khung hẳnh (high frame rate technology) bơng cĂch chn khung hẳnh thúc ây
(boosting frame) vo giỳa nhơm tông tốc ở Ăp ựng tÔo ra hẳnh Ênh chuyn ởng mữủt v
sưc nt, ữủc th hiằn qua hẳnh 1.2 [7]; K thuêt thự 2 cõ tản gồi l overdrive, ữủc th hiằn
qua hẳnh 1.3, sỷ dửng cỡ chá mð rëng sü thay êi gi¡ trà ë s¡ng. Kÿ thuêt overdrive  ữủc
Oura cũng Nakanishi v cĂc ỗng nghiằp ph¡t triºn. Nâ ái häi ph£i bi¸t gi¡ trà ë sĂng cừa
cũng mởt im Ênh trản 2 khung hẳnh: khung hẳnh trữợc õ (previous frame) v khung hẳnh
hiằn tÔi (current frame), º tø â ÷a ra gi¡ trà mð rëng (hiằu chnh) thổng qua mởt bÊng tra
ữủc thiát lêp sđn (lookup table).

Hẳnh 1.1. Minh hồa hiằn tữủng Motion-Blur trản LCD

Hẳnh 1.2. Minh hồa cỡ chá tông tƯng xuĐt khung hẳnh (high frame rate technology) trong
LCD [7]

H¼nh 1.4 mỉ t£ sì ç mët h» thèng Overdriver, trong â khèi frame memory dũng lữu
trỳ khung hẳnh nhơm cung cĐp thổng tin phöc vö cho khèi Overdrive.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

NGHI–N CÙU CƒI TIN CHT LìẹNG NN NH TRONG LCD 219

Hẳnh 1.3. Minh hồa cỡ chá Overdrive trong LCD.

Hẳnh 1.4. Sỡ ỗ hằ thèng Overdrive.

th nh cõa h» thèng overdrive t«ng theo. º gi£m kẵch thữợc frame memory, nhơm giÊm giĂ
thnh sÊn phâm ngữới ta tẵch hủp bở phên nn (frame encoder) v giÊi nn (frame decoder)
khung hẳnh nhữ trong hẳnh 1.5. Mởt k thuêt nn muốn ữủc Ăp dửng trản hằ thống overdrive
cho LCD phÊi Êm bÊo hai yáu tố: Thự nhĐt, t lằ nn cao song phÊi ẵt mĐt mĂt thổng tin,
nhơm Êm bÊo hoÔt ởng chẵnh xĂc cừa hằ thống overdrive; Thự hai, mổ hẳnh nn phÊi cõ
tẵnh giÊn tiằn vợi ë d i tø m¢ cè ành (Fixed Word Length Compression) thẳ chúng s
ữủc thỹc hiằn trản phƯn cựng mởt cĂch ỡn giÊn nản cho chi phẵ thĐp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

220 NGUYN HU TI, NGUYN TH HONG LAN

Hẳnh 1.5. Sỡ ỗ h» thèng Overdrive câ sû dưng kÿ thuªt n²n £nh.

n²n cao v chĐt lữủng Ênh nn khĂ tốt. Ká thứa v phĂt trin mổ hẳnh AHIC cừa hai tĂc giÊ
trản, chúng tổi nghiản cựu à xuĐt mổ hẳnh Mean-Adaptive Image Coding (MAIC), nhơm loÔi
trứ hiằn tữủng nhiạu khối (blocking effect) trản thnh phƯn ở chõi cừa Ênh, giúp cÊi thiằn
hỡn nỳa chĐt lữủng Ênh nn khi so sĂnh vợi AHIC. Qua cĂc kát quÊ thỹc nghiằm cho thĐy
MAIC Â cho chĐt lữủng Ênh nn cao hỡn, trung bẳnh vo khoÊng 1.34dB náu ch xt trản
thnh phƯn Ênh ở chõi (cỏn ữủc gồi l Y/luma component), hay 0.45dB náu xt trản Ênh
mu RGB. CĂc phƯn dữợi Ơy chúng tổi s trẳnh by chi tiát cĂc nghiản cựu.

2. Mặ HNH AHIC

Sỡ ỗ khối cho AHIC Encoder v AHIC Decoder ữủc à xuĐt bi Wang v Chong ữủc
mổ tÊ qua hẳnh 2.6 v hẳnh 2.7 [6]. Trong õ AQC l mởt bở m hõa lữủng tỷ thẵch nghi
(Adaptive Quantization Coding ) [4] ữủc th hiằn qua hẳnh 2.8. Thổng tin chi tiát hỡn vÃ
AQC cõ th tham khÊo trong [10].

Hẳnh 2.6. Sỡ ỗ bë n²n cõa AHIC (AHIC Encoder).

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

NGHI–N CÙU CI TIN CHT LìẹNG NN NH TRONG LCD 221

Hẳnh 2.7. Sỡ ỗ bở giÊi nn cừa AHIC (AHIC Decoder).

Hẳnh 2.8. Sỡ ỗ bở lữủng tỷ hõa AQC.
sau:

(1) Êm bÊo tờng số bit Ưu ra khổng vữủt quĂ 512 bit, 8 gi¡ trà Min câ dung l÷đng
64 bit ph£i ÷đc m¢ hâa bði AQC º gi£m dung l÷đng cán lÔi 37 bit. Sau õ chúng s ữủc
giÊi m bi AQC. Thổng thữớng thẳ giĂ tr Min khổi phửc lÔi s sai lằch so vợi giĂ tr ban Ưu,
sỹ sai lằch ny s tĂc ởng ỗng thới lản 16 giĂ tr trong khối, v tÔo ra hiằu ựng Blocking khi
giĂ tr giÊi m Min ữủc sỷ dửng giÊi m cho 4x4 giĂ tr im Ênh  ữủc m hõa trữợc
õ phử thuởc vo Min.

(2) Khi Ênh cõ nhiạu, c biằt vợi loÔi nhiạu muối tiảu (salt & pepper noise), gi¡ trà Min
cõa block 4x4 s³ d¹ bà t¡c ëng. Vợi 8 giĂ tr Min  b tĂc ởng bi nhiạu, nõ cõ khuynh
hữợng lm cho khoÊng chảnh lằch (diff) lợn lản, dăn án khoÊng lữủng hõa (Qstep) cụng lợn
theo v hằ quÊ l 8 giĂ tr Min ữủc m hõa vợi sai số lợn. Vẳ vêy khi giÊi m 32x4 gi¡ trà
trong 8 khèi s³ xu§t hi»n sai sè lợn (nhữ Â trẳnh by trong mửc (1)).

hiu ró hỡn vĐn à chúng ta xem xt qua mởt vẵ dư sau:

V½ dư 1. X²t mët vịng £nh ë châi (Y-component) Ưu vo vợi kẵch thữợc 32x4 nhữ hẳnh
sau:

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

222 NGUY™N HÚU T€I, NGUY™N THÀ HO€NG LAN

£nh câ sỹ xuĐt hiằn cừa mởt im en. Dữợi gõc ở xỷ lỵ tẵn hiằu Ênh, im Ênh mu en
xuĐt hiằn trong vũng Ênh trản cõ th l kát quÊ tĂc ởng cừa nhiạu, hay cỏn ữủc gồi l im
nhiạu.

Ma trên số biu diạn cho Ênh trản l:

MÂ hõa 8 block trản bi AQC encoder 3bit/value s thu ữủc cĂc giĂ tr dỳ liằu ữủc mÂ
hõa cho cĂc im Ênh cũng gi¡ trà Min v  Qstep cõa chóng.

Coded data cho 8 block:

0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 7 7 7 7

0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 7 7 7 7 (a)
0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 7 0 7 7

0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 7 7 7 7
V  8 gi¡ trà Min i k±m:

193 201 209 217 225 233 241 0 (b)

Còng 8 gi¡ trà Qstep:
1 1 1 1 1 1 1 32

8 giĂ tr Min (b) cƯn ữủc nn lÔi trong 37 bẵt bi bở m hõa AQC encoder 3bit/value.
Chúng ta thĐy náu ch xt 7 giĂ tr Ưu l 193 201 209 217 225 233 241, th¼ Diff = Max-Min
= 241-193 = 48. Song sü xu§t hi»n cõa gi¡ trà thù 8 câ gi¡ trà 0, cơng ch½nh l  giĂ tr nhiạu
xuĐt hiằn trong block thự 8, Â lm cho gi¡ trà Diff x²t tr¶n 8 gi¡ trà Min lúc ny thay ời
mÔnh.

Diff = Max Min = 241 0 = 241
ữa án giĂ tr bữợc lữủng tỷ l :

Qstep = round [ Diff / 7] = 34

Gi¡ trà ny vữủt quĂ khÊ nông biu diạn trong 5bit (tứ 1 án 32 vẳ vêy kát quÊ nõ cƯn
ữủc cưt thnh 32. Lữủng tỷ hõa 8 giĂ tr Min trản vợi Qstep = 32 chúng ta thu ữủc coded
data cho 8 gi¡ trà Min l :

Coded data:

6 6 7 7 7 7 7 0 (c)

Gi£i m¢ c¡c gi¡ trà ð (c) ta khổi phửc lÔi gƯn úng 8 giĂ tr Min ban Ưu:

192 192 224 224 224 224 224 0 (d)

Vợi sai sè trong m¢ hâa c¡c gi¡ trà Min l :

-1 -9 15 7 -1 -9 -17 0 (e)

Sai sè n y cõ th nõi l rĐt lợn do sỹ tĂc ởng cõa gi¡ trà Min thù 8 l  0, m  công chẵnh
l giĂ tr nhiạu tĂc ởng lản Ênh, giĂ tr 0 ny  ko giĂ tr Diff lản 241, ữa án bữợc lữủng
tỷ hõa Qstep = 34, gƠy ra sai số lợn nhĐt lản án 1/2Qstep = 17.

Theo sỡ ỗ AHIC chóng ta bc ph£i sû dưng 8 gi¡ trà Min khổi phửc ữủc (d) giÊi
m cĂc giĂ tr  ữủc m hõa (a). Kát quÊ chúng ta khổi phửc lÔi ữủc 8 block 4x4 Ưu
vo vợi gi¡ trà nh÷ sau:

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

NGHI–N CÙU CƒI TI˜N CHT LìẹNG NN NH TRONG LCD 223

Sai số trong m hâa 8 block s³ l :

ƒnh khỉi phưc cho th nh ph¦n Y

Khi loÔi bọ im nhiạu mu en Ênh Ưu vo bi giĂ tr trung bẳnh cừa cĂc im lƠn
cên, kát quÊ quĂ trẳnh m hõa s cho ra Ênh khổi phửc giống hon ton vợi Ênh Ưu vo. Hay
nõi cĂch khĂc lúc ny quĂ trẳnh m hõa khổng b sai số.

Khi loÔi bọ im nhiạu mu en Ênh ¦u v o bði gi¡ trà trung b¼nh cõa c¡c iºm lƠn
cên, kát quÊ quĂ trẳnh m hõa s cho ra Ênh khổi phửc giống hon ton vợi Ênh Ưu vo. Hay
nõi cĂch khĂc lúc ny quĂ trẳnh m hõa khổng bà sai sè.

Nhªn x²t. Rã r ng l  sai sè trong vi»c m¢ hâa gi¡ trà Min cõa 8 block sau õ Â tĂc ởng
trỹc tiáp lản ỗng loÔt 16 giĂ trà cõa block. T¡c ëng k²p cõa sai sè trong l÷đng hâa c¡c iºm
£nh v  sai sè trong l÷đng hâa cĂc giĂ tr Min  khián cho sai số trong m hõa Ênh tông vồt,
v tÔo ra hiằu ựng khối trản Ênh m chúng ta cõ th nhẳn thĐy qua Ênh khổi phửc.

Nhơm khưc phửc nhữủc im cừa AHIC nƠng cao hỡn nỳa chĐt lữủng Ênh nn, chúng
tổi  nghiản cựu v à xuĐt mổ hẳnh mợi MAIC.

3. XUT Mặ HNH MẻI
3.1. Mean Adaptive Image Coding (MAIC)

Trản cỡ sð AHIC cõa Jun Wang v  Jong-Wha Chong, chóng tỉi à xuĐt MAIC ữủc th
hiằn qua cĂc sỡ ỗ ữủc trẳnh by trản hẳnh 3.9 v hẳnh 3.10. Cõ ba im khĂc biằt cừa mổ
hẳnh mợi MAIC so vợi mổ hẳnh AHIC nhữ sau: Thự nhĐt, thay vẳ dũng giĂ tr Min Max l
nhỳng giĂ tr thữớng thiáu ờn nh do d¹ bà t¡c ëng bði nhi¹u, chóng tỉi dịng giĂ tr trung
bẳnh (mean) l giĂ tr cõ tẵnh ờn ành cao hìn trong t½n hi»u £nh, nâ ½t bà t¡c ëng bði nhi¹u.
Thù hai, chóng tỉi thüc hi»n trø giĂ tr tẵn hiằu Ưu vo bi giĂ tr trung bẳnh  giÊi mÂ
(mean decoded) thu ữủc tẵn hiằu "zero mean" trữợc khi ữủc lữủng tỷ hõa vợi 3bit/giĂ
tr, bơng con ữớng ny, s trĂnh ữủc hiằu ựng lội k²p khi gi£i m¢ c¡c gi¡ trà iºm £nh, vèn
l  nguyản nhƠn gƠy ra nhiạu khối m mổ hẳnh AHIC m­c ph£i. Thù ba, l  chóng tỉi sû dưng
bë l÷đng tû hâa MUQ (Midrise Uniform Quantizer) thay v¼ sû dưng AQC nh÷ trong AHIC.
3.2. Midrise Uniform Quantizer

</div>

<!--links-->