LUẬN VĂN VIỄN THÔNG KỸ THUẬT NÉN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ VỚI CÁC TIÊU CHUẨN NÉN JPEG, MPEG

• ThuËn tiÖn cho viÖc biÕn ® æi tÝn hiÖu cña hÖ PAL thµ nh tÝn hiÖu NTSC vµ ng−îc l¹i... Tuú theo phư¬ng ph¸p biÕn ® æi tÝn hiÖu sö dông tÝn hiÖu tæng hîp hay tÝn hiÖu thµ nh phÇn ,mµ ®

⇒ 2.3 C¸c ph−¬ng ph¸p biÕn ® æi tÝn hiÖu video

⇒ 2.4 Tiªu ChuÈn sè ho¸ TÝn HiÖu Video Tæng Hîp

⇒ 2.5 Tiªu chuÈn tÝn hiÖu video thµ nh phÇn sè

Ch−¬ng III:c¬ së nÐn tÝ n hiÖ u truyÒn h× nh sè

⇒ 3.1 C¬ së nÐn video sè

⇒ 3.2 C¬ së nÐn d÷ liÖu

⇒ 3.2.1 Kü thuËt nÐn d÷ liÖu kh«ng tæn hao

⇒ 3.2.2 Kü thuËt nÐn d÷ liÖu cã tæn hao

⇒ 3.3 NÐn trong ¶nh

⇒ 3.4 NÐn liªn ¶nh

Ch−¬ng IV C¸c tiªu chuÈn nÐn video

⇒ 4.1 Tiªu chuÈn JPEG

⇒ 4.2 Tiªu chuÈn MPEG

⇒ 4.3 Tiªu chuÈn MPEG-1

⇒ 4.4 Tiªu chuÈn MPEG-2

ch−¬ng V: m« pháng nÐn tÝ n hiÖ u video digital

⇒ 5.1 C¸c phÇn mÒm nÐn ¶nh JPEG

⇒ 5.2 PhÇn mÒm nÐn ¶nh tÜnh AI_PICTURE_UTILITY

⇒ 5.3 C¸c phÇn mÒm nÐn ¶nh ® éng MPEG

⇒ 5.4 PhÇn mÒm nÐn ¶nh ® éng XingMPEG encoder V2.20

LêI C¶M ¬n

-*** -

Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn tËp luËn v¨n " Kü thuËt nÐn tÝn hiÖu truyÒn

h×nh sè víi c¸c tiªu chuÈnJPEG , MPEG ", em ® · nhËn ® −îc rÊt nhiÒu ý

kiÕn ® ãng gãp, gióp ® ì vµ h−íng dÉn rÊt ch© n t×nh tõ thÇy c«,gia ® ×nh, c¸c anh chÞ khãa tr−íc vµ b¹n bÌ, ® Æc biÖt lµ nh÷ng thÇy c« khoa §iÖn – §iÖn tö

tµ u biÓn cña tr−êng Cô thÓ lµ thÇy lª quèc v−îng ChÝnh thÇy ® · t¹o mäi

® iÒu kiÖn nh» m t¹o thuËn lîi cho em t×m hiÓu, th«ng suèt h¬n trong lÜnh vùc nÐn tÝn hiÖu sè

Em xin ch© n thµ nh bµ y tá lßng biÕt ¬n s© u s¾c ® Õn tÊt c¶ thÇy c«, gia ® ×nh, anh chÞ vµ b¹n bÌ ChÝnh nhê sù tËn t© m vµ nhiÖt thµ nh cña mäi ng−êi mµ em

® · hoµ n thµ nh luËn v¨n nµ y

Em còng xin thµ nh thËt biÕt ¬n quÝ thÇy c« trong tr−êng ® · d¹y dç em trong suèt khãa häc võa qua ® Ó em cã ® −îc kiÕn thøc thùc hiÖn luËn v¨n nµ y

Em xin Ch© n thµ nh c¶ m ¬n H¶ i phßng

Th¸ng 11- 2001

Sinh viªn thùc hiÖn Th¸i b× nh du¬ ng

Më §ÇU

Trong thêi ® ¹i bïng næ th«ng tin như hiÖn nay, v« tuyÕn truyÒn h×nh, truyÒn h×nh c¸p, truyÒn h×nh vÖ tinh lµ bé phËn ® ãng vai trß quan träng trong ® êi sèng mäi c¸ nh© n trªn thÕ giíi TruyÒn h×nh nãi chung ® · vµ ® ang ® ¸p øng ® ưîc rÊt nhiÒu nhu cÇu thiÕt yÕu cña con ngưêi như : gi¶ i trÝ, gi¸o dôc, v¨n hãa, chÝnh trÞ, nghÖ thuËt

Cïng víi sù ph¸t triÓn khoa häc kÜ thuËt, truyÒn h×nh ® · liªn tôc ® ưîc c¶ i tiÕn tõ nh÷ng hÖ thång truyÒn h×nh s¬ khai,truyÒn h×nh ® en tr¾ng, truyÒn h×nh mµ u vµ cïng víi sù ph¸t triÓn kÜ thuËt sè truyÒn h×nh sè ra ® êi vµ phæ biÕn ë c¸c nưíc MÜ, NhËt,v.v Tuy truyÒn h×nh ® · tr¶ i qua nhiÒu giai ® o¹n ph¸t triÓn nhưng kÕt cÊu tÝn hiÖu vÉn tån t¹i nhiÒu nÐt chung NhÊt lµ trong c¸c yªu cÇu vÒ truyÒn dÉn, ph¸t, lưu tr÷ d÷ liÖu, tÝn hiÖu truyÒn h×nh tõ ¶ nh ® en tr¾ng, ¶ nh ® en tr¾ng lång tiÕng, ¶ nh mµ u

cã lång tiÕng vµ viÖc qu¶ ng b¸ ® ßi hái ph¶ i ghÐp c¸c tÝn hiÖu thµ nh phÇn thµ nh tÝn hiÖu cña mét kªnh duy nhÊt Sau ® ã, nhu cÇu vÒ c¸c dÞch vô truyÒn h×nh ® a chøc n¨ng(multimedia)vµ tư¬ng t¸c hai chiÒu gi÷a trung t© m ph¸t h×nh vµ ngưêi sö dông

® ßi hái ® é réng kªnh truyÒn ph¶ i lín.Nhưng do yªu cÇu vÒ ® é réng b¨ng tÇn lµ cao

so víi kh¶ n¨ng s¶ n xuÊt linh kiÖn vµ thiÕt bÞ ® iÖn tö ngµ y nay Do ® ã ® Ó truyÒn dÉn

® ưîc tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè víi kh¶ n¨ng c«ng nghÖ hiÖn nay,nÐn sè ® · ra ® êi víi c¸c ® Þnh d¹ng nÐn như JPEG, MPEG C¸c vÊn ® Ò nµ y sÏ ® ưîc ® Ò cËp trong luËn v¨n

nµ y

Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n, ® ưîc sù gîi ý cña thÇy hưíng dÉn, em ® · chän

® Ò tµ i:”Kü thuË t nÐn tÝ n hiÖ u truyÒn h× nh sè víi c¸c tiªu chuÈ n nÐnJPEG ,MPEG”

Do kiÕn thøc cßn h¹n chÕ vµ thêi gian ® Ó hoµ n thµ nh luËn v¨n cã giíi h¹n nªn ch¾c r» ng luËn v¨n nµ y cßn nhiÒu thiÕu sãt, em rÊt mong ® ưîc sù gãp ý th¼ng th¾n cña thÇy c« vµ b¹n bÌ

® iÖn gäi lµ qu¸ tr×nh ph© n tÝch ¶ nh

KhuÕch

® ¹i video

Cuén L¸i tia

Bé t¹o xung

camera

èng thu h×nh

C¸c tÝn hiÖu ® iÖn tõ ba mµ u c¬ b¶ n ® ưîc khuyÕch ® ¹i vµ xö lÝ t¹o ra tÝn hiÖu chãi (luminance Y) vµ hai tÝn hiÖu mµ u ( R-Y vµ B-Y) ë m¹ch ma trËn vµ sau ® ã, c¸c tÝn hiÖu hiÖu mµ u ® ưîc ® iÒu chÕ vµ kÕt hîp l¹i víi tÝn hiÖu chãi ë bé ® iÒu chÕ( mixer), t¹o thµ nh tÝn hiÖu video tæng hîp

TÝn hiÖu video tæng hîp nµ y, sau khi ® iÒu chÕ, ® ưîc kÕt hîp víi tÝn hiÖu audio ® ·

® iÒu chÕ (® iÒu tÇn hay ® iÒu biªn) thµ nh mét d¹ng sãng ® iÖn råi truyÒn ® i theo kªnh th«ng tin sang phÝa thu

ë phÝa thu ,tÝn hiÖu h×nh ® ưîc khuyÕch ® ¹i nªn møc cÇn thiÕt råi ® ưa ® Õn bé chuyÓn ® æi tÝn hiÖu - ¶ nh Bé chuyÓn ® æi nµ y chuyÓn tÝn hiÖu tÝn hiÖu h×nh nhËn ® ưîc thµ nh ¶ nh quang (chuyÓn ® æi n¨ng lưîng ® iÖn thµ nh n¨ng lưîng ¸nh s¸ng).Dông cô ® Ó thùc hiÖn sù chuyÓn ® æi nµ y lµ phÇn tö biÕn ® æi ® iÖn quang hay cßn gäi lµ èng thu h×nh, Qu¸ tr×nh chuyÓn ® æi tÝn hiÖu -¶ nh ph¶ i hoµ n toµ n ® ång bé vµ ® ång pha víi qu¸ tr×nh chuyÓn ® æi ¶ nh – tÝn hiÖu ,th× míi kh«i phôc ® ưîc ¶ nh quang truyÒn ® i.§Ó thùc hiÖn

® ång bé vµ ® ång pha ,trong hÖ thèng truyÒn h×nh ph¶ i dïng mét bé t¹o xung ® ång bé.Xung ® ång bé ® ưîc ® ưa ® Õn bé chuyÓn ® æi ¶ nh - tÝn hiÖu ® Ó ® iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ph© n tÝch ¶ nh ,® ång thêi ® ưa ® Õn bé khuyÕch ® ¹i vµ gia c«ng tÝn hiÖu h×nh vµ truyÒn sang phÝa thu.TÝn hiÖu h×nh ® · céng thªm xung ® ång bé gäi lµ tÝn hiÖu truyÒn h×nh.ë phÝa thu xung ® ång bé ® ưîc t¸ch ra khái tÝn hiÖu truyÒn h×nh vµ dïng ® Ó ® iÒu khiÓn qu¸ tr×nh tæng hîp ¶ nh (kh«i phôc ¶ nh)

ChuyÓn ® æi ¶ nh sang

TÝn hiÖu ® iÖn

¶nh gèc ¶nh t¸i t¹o

Nh÷ng phÇn tö ¶ nh ® ưîc ph© n tÝch víi camera thu h×nh ® ưîc s¾p xÕp l¹i trªn mµ n

¶ nh cña ® Ìn tia “Ca-tot”(Cathode-ray tube : CRT) theo ® óng trËt tù vµ cïng tèc ® é ® Ó t¸i t¹o ra mét h×nh ¶ nh gièng như h×nh ¶ nh bªn phÇn ph¸t Qu¸ tr×nh t¹o ra trËt tù vµ tèc

® é cña sù ph© n tÝch vµ trïng lÆp ¶ nh ® ưîc gäi lµ sù ® ång bé

Qu¸ tr×nh chuyÓn ® æi c¸c phÇn tö ¶ nh tõ tr¸i sang ph¶ i thµ nh mét tÝn hiÖu ® iÖn gäi

lµ sù quÐt ngang, qu¸ tr×nh h×nh ¶ nh di chuyÓn liªn tiÕp tõ hµ ng ngang nµ y ® Õn hµ ng ngang kh¸c tõ trªn xuèng dưíi gäi lµ sù quÐt däc

Sù chuyÓn ® éng cña h×nh ¶ nh ® ưîc t¹o bëi hai lÇn quÐt däc ® Çu tiªn vµ sù chuyÓn

® éng cña h×nh ¶ nh ® ưîc t¹o bëi lÇn quÐt däc thø hai cã kh¸c nhau chót Ýt, ® iÒu nµ y lµ m cho bøc ¶ nh ® ưîc t¸i t¹o trªn mµ n ¶ nh như ® ang chuyÓn ® éng Thêi gian mét h×nh ¶ nh lưu ¶ nh ë m¾t ngưêi xem tư¬ng ® ư¬ng 1/16 (s) Do ® ã, nÕu h×nh ¶ nh ® ưîc quÐt liªn tôc víi tèc ® é lín h¬n 1/16 (s) th× c¸c h×nh ¶ nh xem như ® ang chuyÓn ® éng liªn tôc Tuy nhiªn, khi sè h×nh ¶ nh liªn tiÕp ® ưîc quÐt nhá th× sù thay ® æi ® é s¸ng sÏ g© y hiÖn tưîng nhÊp nh¸y, nªn sè h×nh ¶ nh cÇn ph¶ i lín Thùc tÕ, sè dßng quÐt ngang trªn mét ¶ nh lµ

625 hoÆc 525, sè ¶ nh liªn tiÕp trong 1 gi© y lµ 25 hoÆc 30

T

H1.2 Sù t¸i t¹o ¶ nh

TÇ n sè vµ ® é ph© n gi¶i cña tÝ n hiÖ u video

STT Th«ng sè Tiªu chuÈn 625/50 Tiªu chuÈn 525/60

C¸c tÝn hiÖu video thµ nh phÇn ® −îc m· ho¸ ® Ó t¹o thµ nh tÝn hiÖu video tæng hîp

C¸c lo¹i tÝ n hiÖ u video thµnh phÇ n

TÝ n hiÖ u R,G,B

ViÖ c t¹o ,ph© n phèi vµ xö lý ba tÝ n hiÖ u thµnh phÇ n R,G,B ® −îc thùc hiªn víi cïng ® é réng b¨ng tÇ n mçi tÝ n hiÖ u biÓ u diÔ n mét trong ba mµu s¬ cÊp.Ba tÝ n hiÖ u nµ y ® −îc CAMERA cung cÊp

TÝ n hiÖ u Y,B-Y,R-Y

Ba tÝn hiÖu nµ y ® −îc h×nh thµ nh tõ m¹ch ma trËn tÝn hiÖu s¬ cÊp R,G,B.§é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu Y gÊp 2 lÇn ® é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu hiÖu mµ u R-Yvµ B-

Y TÝn hiÖu chãi ® −îc truyÒn ® i ® Ó t−¬ng hîp víi hÖ truyÒn h×nh ® en- tr¾ng ® · tån t¹i tr−íc ® ã vµ hiÖn cßn ® ang sö dông.C¸c tÝn hiÖu nµ y ® −îc m· ho¸ thµ nh mét tÝn hiÖu t−¬ng tù theo tõng hÖ mµ u NTSC,PAL,SECAM,hoÆc tÝn hiÖu sè(thµ nh phÇn hoÆc tæng hîp) theo c¸c tiªu chuÈn PAL 4fsc ,NTSC 4fsc

C¸c tiªu chuÈn quÐt ® −a ra c¸c tiªu chuÈn kh¸c nhau cho tÝn hiÖu säc mµ u.C¸c møc xung biÕn ® æi ® −îc biÓu diÔn b» ng phÇn tr¨m cña møc ® Ønh tr¾ng.Trªn h×nh.1.3 lµ qu¸ tr×nh t¹o ra c¸c tÝn hiÖu thµ nh phÇn vµ c¸c møc phÇn tr¨m t−¬ng øng ® Ó t¹o nªn tÝn hiÖu säc mµ u chuÈn

® iÒu chÕ tÇn sè (FM) cho tÝn hiÖu audio

TruyÒn t¶i tÝ n hiÖ u video

§Ó truyÒn t¶ i tÝn hiÖu video d−íi d¹ng sãng ® iÖn, tÇn sè cña sãng mang cÇn ph¶ i gÊp h¬n 10 lÇn tÇn sè lín nhÊt cña tÝn hiÖu video V× lý do nµ y, ng−êi ta dïng c¸c sãng mang cã tÇn sè thuéc d¶ i VHF hay UHF

TÝn hiÖu ® · ® iÒu chÕ cã biªn ® é cña c¸c tÇn sè tÝn hiÖu ë trªn vµ d−íi tÇn sè sãng mang nh− ë h×nh 1.4 Nãi c¸ch kh¸c , d·y tÇn sè cña tÝn hiÖu ® · ® iÒu chÕ lín gÊp hai lÇn d·y tÇn sè cña tÝn hiÖu video (gäi lµ c¸c biªn tÇn)

PC:sãng mang h×nh

CC:sãng mang

mµ u SC:sãng mang tiÕng

sè sãng mang Do ® ã, d·y biªn tÇn tõ 0-1,25MHz (hoÆc 1,75MHz ) ë biªn d−íi còng ® −îc truyÒn t¶ i TÝn hiÖu nh− thÕ gäi lµ tÝn hiÖu biªn tÇn côt (vestigial side-band) vµ ® −îc dïng ë tÊt c¶ c¸c hÖ truyÒn h×nh.

TruyÒn t¶i tÝ n hiÖ u audio

TÝn hiÖu audio ® −îc ® iÒu chÕ ® Ó truyÒn t¶ i víi mét sãng mang theo c¸ch sao cho c¸c biªn tÇn sãng audio kh«ng chång lÊp lªn biªn tÇn trªn cña tÝn hiÖu video ® · ® iÒu chÕ (H.1.4).TÝn hiÖu audio ® −îc ® iÒu chÕ tÇn sè víi mét sãng mang cã tÇn sè tuú thuéc vµ o hÖ truyÒn h×nh

Cã hai lo¹i mµ u trong thùc tÕ: mµ u cña nguån ph¸t ¸nh s¸ng nh− mÆt trêi, bãng ® Ìn vµ

mµ u cña ¸nh s¸ng ph¶ n x¹ tõ mét vËt thÓ vÝ dô nh− bøc tranh hay ly bÈn Nh−ng th«ng th−êng vµ ë trong luËn ¸n nµ y, khi nãi ® Õn mµ u lµ ® Ò cËp ® Õn mµ u cña vËt thÓ

H1.5.b Ba mµ u c¬ b¶ n

Theo h×nh 1.5.b, ba vßng trßn ® á R, xanh d−¬ng B vµ xanh lôc G cã tõng phÇn chång lªn nhau ë nh÷ng chç chång lªn nhau t¹o c¸c mµ u lµ hçn hîp cña R, G vµ B b» ng c¸ch céng c¸c mµ u nµ y l¹i Ng−êi ta gäi R- G- B lµ ba mµ u c¬ b¶ n, do tõ ba mµ u

nµ y ng−êi ta cã thÓ t¹o ra hÇu hÕt c¸c mµ u cã trong thùc tÕ

qu¸ tr×nh céng mµ u cho phÐp t¹o ra nhiÒu mµ u kh¸c nhau b» ng c¸ch thay ® æi tØ lÖ hay c−êng ® é (® é s¸ng) cña ba mµ u c¬ b¶ n Cã thÓ thu ® −îc mµ u tr¾ng b» ng c¸ch trén cïng

tØ lÖ R, G vµ B l¹i víi nhau Tuy nhiªn, nÕu c−êng ® é cña ba mµ u gi¶ m theo cïng tØ lÖ th× hçn hîp tõ mµ u tr¾ng chuyÓn sang x¸m (gray) , nÕu tiÕp tôc gi¶ m ta cã hçn hîp cuèi cïng lµ mµ u ® en (black)

Ng−êi ta thÊy r» ng nÕu céng mµ u vµ ng (yellow) vµ o mµ u lam th× sÏ t¹o ra mµ u tr¾ng, t−¬ng tù magenta nÕu ® em céng víi mµ u lôc còng cho hçn hîp mµ u tr¾ng, cyan céng víi mµ u ® á cho hçn hîp mµ u tr¾ng Ng−êi ta gäi mµ u vµ ng lµ mµ u bæ tóc cña lam, magenta lµ mµ u bæ tóc cña lôc vµ cyan lµ mµ u bæ tóc cña ® á

Mét mµ u c¬ b¶ n vµ mµ u bæ tóc cña nã cã thÓ xem lµ hai mµ u ng−îc nhau (opposite) Lý do lµ mµ u bæ tóc cña bÊt k× mµ u c¬ b¶ n nµ o còng chøa hai mµ u c¬ b¶ n cßn l¹i

C¸c ® Æc tÝ nh x¸c ® Þnh mét mµu

Mét phæ bÊt kú cho m¾t c¶ m gi¸c mét mµ u bÊt kú Theo lý thuyÕt cã v« sè phæ bÊt

kú vµ m¾t ng−êi cã thÓ ph© n biÖt ® −îc 10 triÖu lo¹i mµ u kh¸c nhau Së dÜ nh− vËy lµ

do m¾t ng−êi kh«ng thÓ nhËn ra c¸c chi tiÕt qu¸ vi tÕ cña phæ mµ chØ nhËn biÖt mét mµ u qua c¸c ® Æc tÝnh sau

§é chãi hay c¶ m gi¸c vÒ s¸ng nhiÒu hay s¸ng Ýt lµ c¶ m nhËn cña m¾t víi c−êng ® é cña nguån s¸ng hay nãi c¸ch kh¸c lµ ® ¸p øng cña m¾t víi biªn ® é trung b×nh cña toµ n phæ

§é b·o hoµ cña mét mµ u lµ sù tinh khiÕt cña mµ u Êy víi mµ u tr¾ng hay lµ sù kiÖn

mµ u Êy bÞ pha lo·ng bëi ¸nh s¸ng tr¾ng nhiÒu hay Ýt.C¸c nguån ® ¬n s¾c nh− vËy cã ® é b·o hoµ tuyÖt ® èi v× kh«ng bÞ ¸nh s¸ng tr¾ng lÉn vµ o.Nguån s¸ng tr¾ng cã ® é b·o hoµ b» ng kh«ng v× xem nh− ¸nh s¸ng tr¾ng ® · lÉn vµ o hoµ n toµ n

XÐt mét nguån s¸ng bÊt kú trong thiªn nhiªn V× tÇn sè ¸nh s¸ng chØ lµ mét kho¶ ng v« cïng hÑp trong thiªn nhiªn nªn th−êng lµ nguån s¸ng bÊt kú nãi trªn cã ® ñ c¸c b−íc sãng tõ 380 ® Õn 780nm víi biªn ® é mçi b−íc sãng lµ bÊt kú

Cã thÓ xem phæ nµ y gåm hai phÇn :Mét thµ nh phÇn phæ ® Òu tõ 380 ® Õn 780nm chÝnh lµ l−îng ¸nh s¸ng tr¾ng lÉn vµ o thµ nh phÇn cßn l¹i lµ l−îng s¸ng mµ u sau khi ® · lo¹i ® i ¸nh s¸ng tr¾ng.§é b·o hoµ lµ mèi t−¬ng quan tû lÖ gi÷a 2 thµ nh phÇn trªn.Thµ nh phÇn ¸nh s¸ng tr¾ng cµ ng nhiÒu ,® é b·o hoµ cµ ng kÐm vµ ng−îc l¹i

S¾c th¸i cña mét mµ u hoµ n toµ n lµ c¶ m gi¸c chñ quan cña con ng−êi Ch¼ng h¹n nh− mµ u ® á cã s¾c th¸i ® á,mµ u l¬ cã s¾c th¸i l¬.§á ,l¬ lµ nghi nhËn chñ quan cña con ng−êi

λ

380 780 nm l−îng s¸ng mµ u

λ+

1.2.1 hÖ truyÒ n h× nh mµu NTSC

ë hÖ truyÒn h×nh mµ u NTSC sö dông hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u gäi t¾t lµ I vµ Q ® Ó truyÒn cïng mét lóc víi tÝn hiÖu chãi theo ph−¬ng thøc ® iÒu chÕ vu«ng gãc trªn mét sãng mang phô cã hai thµ nh phÇn vu«ng gãc víi nhau, víi biÓu thøc cña hai tÝn hiÖu nh− sau:

ViÖc chän c¸c thµ nh phÇn ® iÒu chÕ mµ u I vµ Q cã liªn quan ® Õn sù thay ® æi trong

® Æc tÝnh c¶ m thô mµ u cña con ng−êi Sù c¶ m thô mµ u cña m¾t gi¶ m khi kÝch th−íc vËt quan s¸t gi¶ m Do ® ã c¸c vËt nhá, th−êng biÓu diÔn bëi c¸c tÇn sè tõ 1,5 ® Õn 2.0MHz g© y nªn sù c¶ m nhËn rÊt Ýt

Hai tÝn hiÖu I vµ Q ® −îc ® iÒu chÕ víi mét sãng mang phô theo ph−¬ng thøc ® iÒu chÕ vu«ng gãc theo d¹ng s¬ ® å khèi sau: (H.1.6)

TÝn hiÖu I

TÝn hiÖu Q

H1.6 S¬ ® å khèi ® iÒu chÕ tÝn hiÖu mµ u NTSC

Trong ® ã, tÝn hiÖu I cã phæ tÇn tõ 0 ® Õn 1,3MHz, Q cã phæ tÇn 0,5MHz Lý do tÝn hiÖu I cã phæ tÇn réng lµ do ë miÒn quanh trôc I, m¾t ph© n biÖt ® −îc c¸c chi tiÕt mµ u cã kÝch th−íc trung b×nh , cßn ë miÒn quanh trôc Q, m¾t chØ ph© n biÖt ® −îc chi tiÕt mµ u cã kÝch th−íc lín

§iÒu chÕ vu«ng gãc lµ ® iÒu chÕ biªn ® é - pha HÖ NTSC dïng ® iÒu chÕ gãc vu«ng nh» m môc ® Ých sö dông cã hiÖu qu¶ d¶ i th«ng ® −êng truyÒn, bëi v× chØ cÇn mét sãng mang phô mµ truyÒn ® −îc hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u cïng mét lóc

Chä n tÇ n sè sã ng mang phô mµ u

ë hÖ NTSC tiªu chuÈn, khi chän tÇn sè sãng mang phô mµ u fSC xuÊt ph¸t tõ tÝnh t−¬ng hîp cña hÖ truyÒn h×nh mµ u, t¹o ® iÒu kiÖn cho phÝa thu dÔ dµ ng t¸ch riªng phæ tÝn hiÖu mµ u vµ tÝn hiÖu chãi vµ c¸c yÕu tè kh¸c nh− sau:

a §Ó gi¶ m tÝnh râ rÖt cña ¶ nh nhiÔu do tÝn hiÖu mµ u g© y ra trªn ¶ nh truyÒn h×nh ë m¸y thu h×nh ® en- tr¾ng vµ mµ u nªn chän fSC cao ® Õn møc cßn chÊp nhËn ® −îc, nh−ng l¹i ph¶ i ® ¶ m b¶ o r» ng tÇn sè cao nhÊt cña phæ tÇn tÝn hiÖu mµ u thÊp h¬n tÇn sè cao nhÊt cña phæ tÇn tÝn hiÖu chãi (4,2MHz)

§iÒu biªn c© n b» ng I

§iÒu biªn c© n b» ng II

DÞch pha 900

T¹o sãng mang phô

+

TÝn hiÖu

ra

H1.7 Phæ tÝn hiÖu NTSC

b TÇn sè sãng mang phô ph¶ i lµ béi sè lÎ cña nöa tÇn sè dßng (ngang) nh» m gi¶ m ¶ nh

h−ëng cña tÝn hiÖu mµ u ® Õn chÊt l−îng ¶ nh truyÒn h×nh ë m¸y thu h×nh ® en- tr¾ng vµ

1.2.2 HÖ truyÒ n h× nh mµu Pal

HÖ PAL truyÒn ® ång thêi tÝn hiÖu chãi vµ hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u Gièng nh− ë hÖ

NTSC, tÝn hiÖu mµ u ® −îc ® iÒu chÕ vu«ng gãc triÖt sãng mang Tuy nhiªn, pha cña sãng

mang phô mµ u ® Ó ® iÒu chÕ tÝn hiÖu hiÖu mµ u E’R-Y th× bÞ ® ¶ o pha (1800) liªn tôc theo

hiÖu nµ y ® iÒu chÕ trªn 1 sãng mang phô theo ph−¬ng thøc ® iÒu chÕ vu«ng gãc nh−ng

kh¸c víi hÖ NTSC ë chç thµ nh phÇn sãng mang phô mang tÝn hiÖu Video (E’R-Y) ® ¶ o

pha theo tõng dßng quÐt ViÖc ® ¶ o pha nµ y x¶ y ra trong thêi gian håi cña quÐt ngang

S¬ ® å ® iÒu chÕ ghÐp tÝn hiÖu nh− ë h×nh H.1.8

ViÖc ® ¶ o pha thµ nh phÇn sãng mang phô mang tÝn hiÖu V ë hÖ PAL nh» m gi¶ m ¶ nh

h−ëng cña mÐo pha tÝn hiÖu mµ u

Chän tÇn sè sãng mang phô mµu

ë hÖ PAL khi chän tÇn sè sãng mang phô mµ u , ng−êi ta quan t© m ® Õn c¸c yÕu tè sau :

• ¶nh h−ëng cña sãng mang phô ® Õn ¶nh truyÒn h×nh ® en –tr¾ng

• TÇn sè sãng mang phô ph¶i ë miÒn tÇn sè cao cña phæ tÇn tÝn hiÖu chãi

• ThuËn tiÖn cho viÖc biÕn ® æi tÝn hiÖu cña hÖ PAL thµ nh tÝn hiÖu NTSC vµ ng−îc l¹i

0 1 2 3 4,2 TÇn sè (MHz)

Biªn

§é

fmp= 3,58

• DÔ thùc hiÖn chia tÇn ® Ó t¹o ra c¸c tÇn sè quÐt ngang, tÇn sè quÐt däc nh»m lµ m cho

gi÷a chóng cã mèi quan hÖ mËt thiÕt víi nhau

Víi c¸c yªu cÇu trªn, ë hÖ PAL 625 dßng cã

Fh = 15625 Hz, Fv = 50Hz ,Fsc =4,43361815MHz

S¬ ® å m∙ ho¸ tÝ n hiÖ u mµu

C¸c tÝn hiÖu hiÖu mµ u ® −îc giíi h¹n gi¶ i th« ng lµ 1,2MHz tr−íc khi ® −a vµ o

bé ® iÒu chÕ c© n b» ng t−¬ ng øng.Mét sãng mang phô tÇn sè 4,43MHz ® −îc ® −a

vµ o bé ® iÒu chÕ U vµ qua mét bé dÞch pha ± 90 0 ® −a vµ o bé ® iÒu chÕ V

TÝn hiÖu ® ång bé mµ u còng ® −îc t¹o ra nhê bé di pha ±1350.Pha cña tÝn hiÖu U vµ tÝn

hiÖu ® ång bé mµ u ® −îc chuyÓn t¹i tÇn sã 7812,5Hz TÝn hiÖu Y ® −îc lµ m trÔ bï l¹i thêi

gian xö lý tÝn hiÖu t¹i bé läc cña tÝn hiÖu hiÖu mµ u.Bé céng sÏ phèi hîp tÝn hiÖu chãi

,biªn cña tÝn hiÖu thµ nh phÇn mµ u ® · ® iÒu chÕ ,tÝn hiÖu ® ång bé ® Çy ® ñ vµ ® ång bé sãng

mang ® Ó t¹o thµ nh tÝn hiÖu tæng hîp (H.1.8)

E’R E’Y

E’G §iÒu chÕ V

E’V tÝn

hiÖu E’B §iªï chÕ U ra

Ma trËn

mµ u T¹o

® ång

bé

1.2.3 HÖ truyÒ n h× nh mµu SECAM

§Æc ® iÓ m

ë hÖ SECAM , tÝn hiÖu chãi gièng nh− ë hÖ NTSC vµ PAL, nghÜa lµ vÉn ® −îc x¸c

® Þnh theo biÓu thøc:Y = 0,299R + 0,587G + 0,1114B

HÖ sö dông hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u gäi lµ DR vµ DB ® Ó mang tin tøc vÒ mµ u.Hai tÝn hiÖu nµ y cã d¶ i tÇn b» ng nhau vµ b» ng 1,3 MHz víi biÓu thøc nh− sau :

DR = -1.9 E’R-Y vµ DB = 1.5 E’B-Y

E’Y E’R

D’R

E’G

E’B E’U

H 1.11 S¬ ® å khèi bé m· ho¸ Secam

C¸c mµ u c¬ b¶ n ® · ® −îc söa mÐo gamma ® −îc ® −a vµ o ma trËn ® iÖn trë ® Ó t¹o tÝn hiÖu chãi vµ hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u C¸c tÝn hiÖu ® −îc giíi h¹n trong gi¶ i th«ng 1,5MHz ,qua bé tiÒn nhÊn ® −a vµ o bé ® iÒu chÕ sè §Çu ra cña bé ® iÒu chÕ lÇn l−ît ® −îc chän cho tõng dßng nhê bé chuyÓn m¹ch ® −îc ® iÒu khiÓn b» ng tÝn hiÖu x¸c ® Þnh cã tÇn sè

=7,8125KHz vµ ® −a vµ o bé läc chu«ng

TÝn hiÖu Y còng ® −îc lµ m trÔ ® Ó bï l¹i ® é trÔ cña tÝn hiÖu chãi Bé céng sÏ phèi hîp tÝn hiÖu chãi ,sãng mang ® iÒu tÇn víi c¸c biªn vµ tÝn hiÖu ® ång bé ® Ó t¹o thµ nh tÝn hiÖu tæng hîp

HÖ truyÒn lÇn l−ît tÝn hiÖu hiÖu mµ u DR vµ DB theo dßng quÐt trªn hai sãng mang phô cã tÇn sè trung t© m FOB vµ FOR t−¬ng øng, theo ph−¬ng thøc ® iÒu tÇn , môc ® Ých ® Ó tr¸nh nhiÔu giao thoa gi÷a chóng trªn ® −êng truyÒn tr−íc m¹ch chuyÓn m¹ch mµ u ë m¸y thu

TÝn hiÖu hiÖu mµ u ® iÒu tÇn víi hai sãng mang phô cã tÇn sè lµ :

FOB = 272* FH = 4,25 MHz

FOR = 282* FH = 4,40625MHz Víi FH = 15625Hz

§é di tÇn t−¬ng øng lµ :

∆For = 280 KHz ® èi víi tÝn hiÖu DR

∆Fob = 230 KHz ® èi víi tÝn hiÖu DB

Ma

TrËn

TrÔ

Läc 1,5 MHz

Läc 1,5 MHz

TiÒn NhÊn

TiÒn NhÊn

FM

FM

ChuyÓn m¹ch

Läc chu«ng +

T¹o

® ång bé

f0=4,406MHz

f0= 4,25MHz

Trig¬ 7,8MHz

§ång bé tæng hîp

1

Chư¬ng II c¬ së kü thuËt truyÒn h× nh sè

2.1 hÖ thèng truyÒn h× nh sè

§© y lµ hÖ thèng sö dông phư¬ng ph¸p sè ® Ó t¹o,lưu tr÷ vµ truyÒn tÝn hiÖu cña chư¬ng tr×nh Trong mét sè øng dông tÝn hiÖu sè ® ưîc thay thÕ hoµ n toµ n tÝn hiÖu tư¬ng

tù v× nã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng mµ tÝn hiÖu tư¬ng tù kh«ng thÓ ® ¶ m nhËn

® ưîc.Kh«ng như tÝn hiÖu tư¬ng tù tÝn hiÖu sè cho phÐp t¹o,lưu tr÷,nghi ® äc nhiªï lÇn

mµ kh«ng lµ m gi¶ m chÊt lưîng ¶ nh.HÖ thèng truyÒn h×nh kü thuËt sè ® · vµ ® ang ® ưîc ph¸t triÓn trªn toµ n thÕ giíi,t¹o nªn cuéc c¸ch m¹ng thËt sù trong c«ng nghiÖp truyÒn h×nh.CÊu tróc c¬ b¶ n vÒ truyÒn h×nh sè ® ưîc tr×nh bµ y trong h×nh 2.1

H.2.1 S¬ ® å cÊu tróc tæng qu¸t hÖ thèng truyÒn h×nh sè

§Çu vµ o cña thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè lµ tÝn hiÖu tư¬ng tù Trong thiÕt bÞ m· ho¸ (biÕn ® æi D)tÝn hiÖu h×nh sÏ ® ưîc biÕn ® æi thµ nh tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè TÝn hiÖu truyÒn h×nh sè ® ưîc

A-® ưa tíi thiÕt bÞ ph¸t Sau A-® ã qua kªnh th«ng tin ,tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè A-® ưîc A-® ưa tíi thiÕt bÞ thu cÊu t¹o tõ thiÕt bÞ biÕn ® æi tÝn hiÖu ngưîc l¹i víi qu¸ tr×nh xö lý bªn ph¸t Gi¶ i m· tÝn hiÖu truyÒn h×nh thùc hiÖn biÕn ® æi tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè thµ nh tÝn hiÖu truyÒn h×nh tư¬ng tù.HÖ thèng truyÒn h×nh sè sÏ trùc tiÕp x¸c ® Þnh cÊu tróc m· ho¸ vµ gi¶ i m· tÝn hiÖu truyÒn h×nh M· ho¸ kªnh ® ¶ m b¶ o chèng c¸c mÊt m¸t th«ng tin cña tÝn hiÖu trong thêi gian truyÒn dÉn Qu¸ tr×nh m· ho¸ nµ y nh» m lµ m cho c¸c ® Æc tÝnh cña d÷ liÖu phï hîp víi ® Æc tÝnh cña kªnh truyÒn b» ng c¸ch sö dông c¸c lo¹i m· kªnh truyÒn như m· kh«ng trë l¹i møc kh«ng NRZ(nonreturn to zero) M· kªnh truyÒn sÏ söa ® æi d÷ liÖu gèc sao cho ® ¹t ® ưîc mËt ® é bit cao nhÊt cã thÓ ® ưîc trong giíi h¹n ® Æc tÝnh cña d¶ i th«ng kªnh truyÒn tøc lµ ph¶ i chuyÓn ® æi sao cho tèc ® é chuyÓn ® æi th«ng tin ph¶ i nhá h¬n dông lưîng kªnh truyÒn

Tuú theo phư¬ng ph¸p biÕn ® æi tÝn hiÖu sö dông tÝn hiÖu tæng hîp hay tÝn hiÖu thµ nh phÇn ,mµ ® Æc ® iÓm cña hÖ thèng truyÒn h×nh còng thay ® æi theo

BiÕn ® æi tÝn hiÖu

với tín hiệu NTSC là 14,4MHz nếu thực hiện mã hoá với đ ộ dà i từ mã là 8 bit thì tốc đ ộ dòng bit sẽ là 115,2Mb/s và đ ộ rộng băng tần là 4,25MHz.Nếu có thêm các bit sửa lỗi thì yêu cầu băng tần hơn nữa

+ Tỷ lệ tí n hiệ u /tạp â m(S/N)

Tín hiệu số có khả năng chống nhiễu cao trong quá trình xử lý tại các khâ u truyền dẫn và nghi

+Méo phi tuyế n

Tín hiệu số không bị ả nh hưởng bởi méo phi tuyến trong quá trình nghi và truyền

+Chồ ng phổ

Một tín hiệu số đ ược lấy mẫu theo cả chiều thẳng đ ứng và chiều ngang nên có khả năng xẩy ra chồng phổ theo cả hai hướng.Để ngăn chặn hiện tượng méo do chồng phổ theo chiều ngang có thể thực hiện bằ ng cách sử dụng tần số lấy mẫu lớn hơn hai lần tần số cao nhất trong tín hiệu tương tự

+Giá thà nh và đ ộ phức tạp

Mạch số luôn có câ ú trúc phức tạp hơn mạch tương tự và có giá thà nh cao hơn so với các thiết bị tương tự

+Xử lý tí n hiệ u

Tín hiệu số có thể đ ược chuyển đ ổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tương

tự không là m đ ược, có thể thao tác các công việc phức tạp mà không là m giả m chất lượng hình ả nh.Khả năng nà y tăng nên nhờ việc lưu các bit trong bộ nhớ và có thể đ ọc

ra với tốc đ ộ nhanh

2.3 các phương pháp biế n đổi tí n hiệ u video

Có hai phươ ng pháp biế n đ ổi là :

+ Biến đ ổi trực tiếp tín hiệu video mà u tổng hợp

+ Biến đ ổi riêng từng tín hiệu video mà u thà nh phần

2.3.1Tí n hiệ u video tổ ng hợp số

Đâ y thực chất là quá trình chuyển đ ổi tín hiệu video tương tự tổng hợp sang video

số Tín hiệu video đ ược lấy mẫu với tần số lấy mẫu bằ ng 4 lần tần số sóng mang

mà u(4fsc),mỗi mẫu đ ược lượng tử hoá từ 8/10 bit cho ta chuỗi số liệu có tốc đ ộ 142/177Mb/s.Hình 2.2

H2.2 Biến đ ổi A-D tín hiệu mà u tổng hợp Biến đ ổi tín hiệu video tổng hợp có ưu đ iểm về giả i tần ,nhưng có nhược đ iểm là có hiện tượng can nhiễu tín hiệu chói mà u ,và nó cũng gâ y khó khăn cho viêc xử lý và tạo

kỹ xả o truyền hình

Tín hiệu hình

tổng hợp Lọc

thông thấp

Lấy mẫu

Lượng tử

Mã

hoá

Lọc thông thấp

Tín hiệu tổng hợp

số

2.3.2 tÝ n hiÖ u video thµnh phÇn sè

TÝn hiÖu video thµ nh phÇn sè lµ sù chuyÓn ® æi tÝn hiÖu video t−¬ng tù thµ nh phÇn sang sè vµ ® −îc qui ® Þnh theo tiªu chuÈn quèc tÕ CCIR 601.§èi víi chuÈn nµ y tÝn hiÖu chãi ® −îc lÊy mÉu ë tÇn sè 13,5 MHz hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u ® −îc lÊy mÉu ë tÇn sè 6,75MHz Mçi mÉu ® −îc l−îng tö ho¸ 8/10 bit cho ta tèc ® é bit lµ 216/270Mb/s BiÕn ® æi tÝn hiÖu thµ nh phÇn sè cho ta dßng sè cã tèc ® é bit cao h¬n tÝn hiÖu sè tæng hîp Nã cã kh¶ n¨ng xö lý dÔ dµ ng c¸c chøc n¨ng ghi dùng ,t¹o kü x¶ o,vµ chÊt l−îng

¶ nh kh«ng chÞu ¶ nh h−ëng cña nhiÔu chãi ,mµ u nh− ® èi víi tÝn hiÖu tæng hîp

H2.3 BiÕn ® æi A-D tÝn hiÖu mµ u thµ nh phÇn

khi sö dô ng tÝ n hiÖ u thµ nh phÇ n sè cã nh÷ ng −u ® iÓ m sau

♦ Kh«ng bÞ nhiÔu kÝ sinh , kh«ng bÞ mÐo ,tû sè S/N cao

♦ ChuyÓn ® æi tÝn hiÖu ® ¬n gi¶ n

♦ Cã thÓ cµ i tÝn hiÖu audio trong chuçi sè liÖu video sè

Trong hai ph−¬ng ph¸p trªn do cã tÝnh chÊt −u viÖt h¬n nªn tÝn hiÖu video thµ nh phÇn

sè ® −îc khuyÕn khÝch sñ dông h¬n

2.4.1 Tiªu chuÈn pal 4fsc

C¸c th« ng sè c¬ b¶n

♦ Sè mÉu trªn dßng:1135

♦ Sè mÉu trªn dßng tÝch cùc : 948

♦ M· ho¸ : l−îng tö ho¸ ® Òu

♦ Tr¹ng th¸i pha lÊy mÉu : +45o

Läc th«ng thÊp

Läc th«ng thÊp

§ång bé

LÊy mÉu

LÊy mÉu

LÊy mÉu

L−îng tö

H2.5 Mèi quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu video t−¬ng tù tæng hîp PAL víi c¸c gi¸ trÞ mÉu 10 bit

§iÓm nöa biªn ® é cña s−ên xung ® ång bé dßng cña tÝn hiÖu video t−¬ng tù n» m ë hai mÉu sè 957 vµ 958 t¹o nªn kho¶ ng xo¸ dßng sè 1135 mÉu /dßng ® −îc ® ¸nh sè tõ 0

® Õn 1134.C¸c mÉu 0 ® Õn 947 chøa d÷ liÖu dßng sè tÝch cùc, cßn 187mÉu(948-1134)t¹o thµ nh kho¶ ng xo¸ dßng sè H.2.4

H.2.4 Sè mÉu 4fsc PAL vµ mèi quan hÖ ® ång bé dßng Thang l−îng tö vµ biÓ u diÔ n thang l−îng tö Biªn ® ång bé sè mÉu

50% ChuÈn ® ång bé 955 956 957 958 959 960

Toµ n bé dßng 1135 mÉu -300 4 004

-301,2 3 003

-304,8 0 000

100% Møc tÝn hiÖu mµ u Møc l−îng tö cùc ® ai 187 mÉu (948 –1134) 948 mÉu (0- 947) xo¸ sè Dßng tÝch cùc sè Møc t−¬ng tù Møc sè mV DEC HEX 933,5

908,3 1019 3FB 700 844 34C 0 256 100

Møc ® Ønh xung ® ång bé

Biªn b¶ o vÖ

Møc xo¸

♦ Tr¹ng th¸i pha lÊy mÉu : +33o ,+123o,+213o ,+303o

♦ M· ho¸ :L−îng tö ho¸ ® Òu

♦ §é ph© n gi¶i l−îng tö ho¸ :8 hoÆc 10 bit /mÉu

CÊu tróc lÊy mÉu

§iÓm nöa biªn ® é cña s−ên xung ® ång bé dßng cña tÝn hiÖu video t−¬ng tù n» m ë

H.2.6 Sè mÉu 4fsc NTSC vµ mèi quan hÖ ® ång bé dßng MÉu ® Çu tiªn trong 910 mÉu t−¬ng øng víi mÉu ® Çu tiªn cña dßng tÝch cùc sè Nh− vËy c¸c mÉu t−¬ng øng ® −îc ® ¸nh sè tõ 0 ® Õn 909.Dßng sè tÝch cùc bao gåm 768 mÉu (0 ® Õn 767 )cßn l¹i 142 mÉu (768- 909)dïng cho ® ång bé dßng tÝn hiÖu sè.

Thang l−îng tö vµ biÓ u diÔ n thang l−îng tö

B¶ ng 2.2 Møc tÝn hiÖu video tæng hîp hÖ NTSC khi l−îng tö 8 bit vµ 10 bit

H2.7 Mèi quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu NTSC t−¬ng tù víi c¸c gi¸ trÞ mÉu 10 bit

2.5 Tiªu chuÈn tÝ n hiÖ u video thµnh phÇn sè

TÝn hiÖu video t−¬ng tù sÏ bÞ suy gi¶ m nhiÒu do ¶ nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn , mÐo tuyÕn tÝnh vµ nhiÔu Tuy nhiªn ta cã thÓ sö dông tÝn hiÖu thµ nh phÇn(component)® Ó lo¹i

bá c¸c nguyªn nh© n g© y suy gi¶ m trªn nh−ng gi¸ thµ nh sÏ rÊt ® ¾t vµ lo¹i bá chØ ë mét møc ® é nhÊt ® Þnh.Trong hÖ thèng sè c¸c suy hao nµ y cã thÓ ® −îc gi¶ m nhá nhê qu¸ tr×nh biÕn ® æi tÝn hiÖu A-D vµ D -A TÝn hiÖu ® −îc gia c«ng ph© n phèi theo d¹ng sè

.TÝn hiÖu chØ ® −îc chuyÓn ® æi sang t−¬ng tù ® óng mét lÇn tr−íc khi truyÒn ® i trong kh«ng gian b» ng sãng VHF hoÆc UHF.Tiªu chuÈn nµ y phï hîp víi c¶ hai hÖ truyÒn h×nh cã 625 vµ 525 dßng quÐt vµ lµ c¬ së t¹o ra c¸c tiªu chuÈn con

C¬ së cña tÝn hiÖu m· ho¸ lµ c¸c tÝn hiÖu chãi vµ hai tÝn hiÖu hiÖu mµ u hoÆc lµ c¸c tÝn hiÖu mµ u c¬ b¶ n

2.5.1 c¸c chuÈn lÊy mÉu

C¸c ® Þnh d¹ng sè video cã nÐn chØ lÊy mÉu cho c¸c dßng tÝch cùc cña video.C¸c tiªu chuÈn ® ã lµ tiªu chuÈn 4:4:4 ,4:2:2,4:2:0,4:2:1

2.5.1.1 tiªu chuÈn 4:2:2

♦ TÝn hiÖu luminance lÊy mÉu ë tÇn sè 13,5MHz

♦ Hai tÝn hiÖu hiÖu sè mµ u lÊy mÉu t¹i:6,75MHz

♦ §iÓm ® Çu lÊy mÉu toµ n bé ba tÝn hiÖu :Y,CB,CR

♦ §iÓm tiÕp theo chØ lÊy mÉu tÝn hiÖu Y,cßn hai tÝn hiÖu tr−íc kh«ng lÊy

mÉu.Khi gi¶ i m· mµ u ph¶ i suy ra tõ mµ u cña ® iÓm ¶ nh tr−íc

♦ §iÓm sau n÷a lµ lÊy mÉu ® ñ c¶ ba tÝn hiÖu Y, CB , CR

§èi víi hÖ PAL tèc ® é dßng d÷ liÖu theo chuÈn nµ y ® −îc tÝnh nh− sau

+ Khi lÊy mÉu 8 bit (720+360+360) x 576 x 8 x 25 = 166 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit (720+360+360) x 576 x 10 x 25 = 207 Mbit/s

2.5.1.2 tiªu chuÈn 4:4:4

♦ TÝn hiÖu luminance lÊy mÉu ë tÇn sè 13,5MHz

♦ Hai tÝn hiÖu hiÖu sè mµ u lÊy mÉu t¹i:13,5MHz

♦ CÊu tróc lÊy mÉu lµ trùc giao

C¸c tÝn hiÖu Y,CB,CR ® −îc lÊy mÉu t¹i tÊt c¶ c¸c ® iÓm lÊy mÉu trªn dßng tÝch cùc cña tÝn hiÖu video

+ Khi lÊy mÉu 8 bit (720+720+720) x 576 x 8 x 25 = 249 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit (720+720+720) x 576 x 10 x 25 = 311 Mbit/s

Tiªu chuÈn 4:4:4 cho kh¶ n¨ng phôc håi chÊt l−îng ¶ nh tèt ,thuËn tiÖn cho viÖc xö lý tÝn hiÖu

2.5.1.3 tiªu chuÈn 4:1:1

♦ TÝn hiÖu luminance lÊy mÉu ë tÇn sè 13,5MHz

♦ Hai tÝn hiÖu hiÖu sè mµ u lÊy mÉu t¹i: 3,375MHz

♦ CÊu tróc lÊy mÉu trùc giao

Trong ® iÓm ¶ nh ® Çu lÊy mÉu ® ñ c¶ 3 tÝn hiÖuY,CB,CR Ba ® iÓm tiÕp theo chØ lÊy mÉu tÝn hiÖu Y kh«ng lÊy mÉu hai tÝn hiÖu mµ u CB,CR..Khi gi¶ im· ,mµ u cña ba ® iÓm

¶ nh sau ph¶ i suy tõ ® iÓm ¶ nh ® Çu

TuÇn tù nh− vËy cø bèn lÇn lÊy mÉu tÝn hiÖu Y ,cã mét lÇn lÊy mÉu tÝn hiÖuCB vµ mét lÇn lÊy mÉu tÝn hiÖu CR

+ Khi lÊy mÉu 8 bit (720+180+180) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit (720+180+180) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s

2.5.1.4 tiªu chuÈn 4:2:0

TÝn hiÖu Y ® −îc lÊy mÉu t¹i tÊt c¶ c¸c ® iÓm ¶ nh cña dßng ,cßn tÝn hiÖu mµ u th× cø c¸ch mét ® iÓm th× lÊy mÉu cho mét tÝn hiÖu mµ u.TÝn hiÖu mµ u sÏ ® −îc lÊy mÉu xen kÏ ,nÕu hµ ng ch½n th× lÊy mÉu cho tÝn hiÖu CR th× hµ ng lÎ lÊy mÉu cho tÝn hiÖu CB

+ Khi lÊy mÉu 8 bit (720+360) x 576 x 8 x 25 =1 24,4 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit (720+360) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s

Sè 4 ë ® Çu mçi chuçi biÓu thÞ tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi (fsa=13,5 MHz),tuy nhiªn tÇn sè nµ y kh«ng b» ng bèn lÇn tÇn sè sãng mang nh− tr−íc.C¸c con sè kh¸c biÓu thÞ

tû lÖ gi÷a tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu mµ u so víi tÝn hiÖu chãi 13,5 MHz lµ tÇn sè duy nhÊt trong kho¶ ng 12 ÷14 MHz cã gi¸ trÞ b» ng sè nguyªn lÇn tÇn sè dßng cho c¶ hai tiªu chuÈn

Víi tÇn sè lÊy mÉu 13,5 MHz ,tÝn hiÖu video ® · kh«ng cßn phô thuéc vµ o c¸c tiªu chuÈn kh¸c cña video t−¬ng tù

H2.8 C¸c chuÈn lÊy mÉu

2.5.2 Ph¹m vi l−îng tö ho¸

Gi¸ trÞ tÝ n hiÖ u sè theo tÝ n hiÖ u chã i Y

Trong hÖ thèng 10 bit cã 1024 møc sè thay ® æi tõ 0 ® Õn 1023 (hÖ thËp ph© n)hoÆc tõ 000® Õn 3FF (hÖ hexade).§èi víi c¸c møc chãi th× ® −îc cung cÊp møc sè lµ 1016 (tõ 4

® Õn 1019 )trong hÖ hexade lµ tõ 004 ® Õn 3FB.C¸c møc sè tõ 000,001,002,003 vµ 3FC,3FD lµ kho¶ ng dù phßng ® Ó chØ thÞ thêi gian chuÈn(EAV vµ SAV).Møc xo¸ cã gi¸

trÞ 64(hÖ thËp ph© n) hoÆc 040(hÖ hexade).Tiªu chuÈn cho headroom d−íi cã møc 4 ® Õn

64 (hÖ thËp ph© n)hoÆc 004 ® Õn 040 hÖ hexade.Tiªu chuÈn cho headroom trªn cã møc

940 ® Õn 1019(hÖ thËp ph© n)hoÆc 3AC ® Õn 3FB hÖ hexade Headroom cho phÐp ® iÒu chØnh hoÆc xª dÞch c¸c møc tÝn hiÖu t−¬ng tù (H2.8)

B¶ ng 2.3 C¸c møc component t−¬ng tù E’y cña tÝn hiÖu c¸c säc mµ u 100/0/100/0

H.2.9 Quan hÖ gi÷a c¸c møc tÝn hiÖu t−¬ng tù cña thµ nh phÇn Yvµ gi¸ trÞ lÊy mÉu sè 8

B¶ ng 2.3 Møc t−¬ng tù c¸c tÝn hiÖu thµ nh phÇn E’cB vµ E’cR cña tÝn hiÖu c¸c säc mµ u 100/0/100/0 vµ c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu sè CB, CR (hexade)cho 8 bit vµ 10 bit

2.5.3 CÊu tróc lÊy mÉu

Trong tiªu chuÈn sè ho¸ tÝn hiÖu thµ nh phÇn sö dông cÊu tróc lÊy mÉu trùc giao

Headroom

00 128 80 512 200

a)

CÊu tróc trùc giao

C¸c mÉu ® −îc x¾p xÕp (trªn c¸c dßng kÒ nhau )th¼ng hµ ng theo chiÒu ® øng.CÊu tróc

nµ y lµ cè ® Þnh theo hµ ng vµ theo hai ¶ nh(hai mµ nh)

Trong tr−êng hîp nµ y tÇn sè lÊy mÉu ph¶ i tho¶ m·n ® Þnh lý Nyquist vµ do ® ã cÇn sö dông tèc ® é bit rÊt lín

Trong cÊu tróc 4:2:2 tÝn hiÖu chãi ® −îc lÊy mÉu(720 mÉu) gÊp 2 lÇn tÇn sè lÊy mÉu cña c¸c tÝn hiÖu hiÖu sè mµ u(360 mÉu).Sè mÉu tÝn hiÖu chãi gÊp 2 lÇn sè mÉu c¸c tÝn hiÖu hiÖu sè mµ u.H2.12.C¸c mÉu CB,CR, Y lÎ sÏ trïng lªn nhau trªn mçi dßng.

2.5.4 TÝ n hiÖ u thêi gian chuÈn

Tiªu chuÈn thµ nh phÇn sè kh«ng cung cÊp xung ® ång bé t−¬ng tù cho viÖc lÊy mÉu Cã hai tÝn hiÖu thêi gian chuÈn (TRS) ® −îc nghÐp kªnh trong dßng d÷ liÖu trªn mçi dßng ngay tr−íc vµ sau dßng d÷ liÖu sè tÝch cùc (H2.13)

T¸m tõ m· trong kho¶ ng xo¸ dßng ® −îc dù phßng ® Ó truyÒn c¸c tÝn hiÖu thêi gian chuÈn TRS (timing reference singnal)

C¸c tõ m· tõ 1440 ® Õn 1443 ® −îc dù phßng ® Ó truyÒn tÝn hiÖu thêi gian chuÈn cho EAV(® Çu cuèi video tÝch cùc),c¸c tõ m· tõ 1724 ® Õn 1727 ® Ó truyÒn tÝn hiÖu thêi gian chuÈn cho SAV (b¾t ® Çu video tÝch cùc) ® èi víi chuÈn 625/50 vµ 525/60

C¸c mÉu cuèi MÉu ® éc lËp Y

cña dßng sè cuèi cïng cña dßng sè D÷ liÖu mÉu C¸c mÉu ® Çu tiªn cña dßng sè tÝch cùc tÝch cùc tÝch cùc t¹i O H

D÷ liÖu nghÐpkªnh EAV SAV

EAV,SAV TÝn hiÖu thêi gian chuÈn

H.2.13 KÕt cÊu nghÐp kªnh d÷ liÖu 4:2:2 vÞ trÝ c¸c tÝn hiÖu thêi gian chuÈn EAV,SAV trong kho¶ ng xo¸ dßng cña 625/50

2.5.5 tiªu chuÈn truyÒ n h× nh sè c¬ b¶n

Tiªu chuÈn truyÒn h×nh sè c¬ b¶ n ® · ® −îc c¸c tæ chøc EBU,OIRT nghiªn cøu vµ

® −îc gäi lµ CCIR-601.Tiªu chuÈn nµ y phï hîp cho c¶ hai tiªu chuÈn 525 vµ 625 Tiªu chuÈn nµ y cßn ® −îc gäi lµ tiªu chuÈn 4:2:2 C¸c th«ng sè c¬ b¶ n ® −îc tr×nh bµ y trong b¶ ng 2.4

HÖ thèng 525dßng/60mµ nh 625dßng/50mµ nh

C¸c tÝn hiÖu

m· ho¸

E’y=0,587Eg+0,11E’b+0.299E’r E’Cb = 0,564(E’b-E’y)

E’Cr = 0,713(E’r-E’y)

E’y=0,587Eg+0,11E’b + 0.299E’r E’Cb = 0,564(E’b-E’y)

Y:720

CB :360

CR:360 Tæng céng:1440

CÊu tróc lÊy

mÉu

Trùc giao C¸c mÉu CB,CR lÆp l¹i theo dßng ,mµ nh vµ ¶ nh cïng víi c¸c m½u

Y lÎ trªn mçi dßng

Trùc giao C¸c mÉu CB,CRlÆp l¹i theo dßng ,mµ nh vµ ¶ nh cïng víi c¸c m½u YlÎ trªn mçi dßng

TÇn sè lÊy

mÉu

Y:fsy = 864 fh =13,5 MHz Cb/Cr = 432fh =6,75MHz

Y:fsy =864 fh =13,5 MHz Cb/Cr =432fh =6,75MHz Lo¹i m· PCM ,l−îng tö ho¸ ® Òu PCM ,l−îng tö ho¸ ® Òu

Ch−¬ng III c¬ së nÐn tÝ n hiÖ u truyÒn h× nh sè

3.1 c¬ së nÐn video sè

3.1.1 T¹i sao cÇn nÐn?

Tèc ® é bÝt cña video >=200Mb/s §ßi hái bé nhí vµ b¨ng tÇn kªnh truyÒn réng do

® ã ph¶ i nÐn NÐn lµ mét c¸ch biÓu diÔn audio vµ video sè b» ng c¸ch dïng data Ýt h¬n gèc, hay nãi c¸ch kh¸c lµ qu¸ tr×nh lo¹i bá c¸c th«ng tin d− thõa sao cho cã thÓ biÓu diÔn mçi khung (frame) ® ¬n b» ng mét l−îng d÷ liÖu x¸c ® Þnh nhá h¬n l−îng cò,hoÆc víi tèc ® é data thÊp h¬n ë tr−êng hîp audio hay ¶ nh thay ® æi theo thêi gian

TÝn hiÖu tæng hîp sè

H.3.1 S¬ ® å m· hãa tÝn hiÖu h×nh PCM Video

Mô c ® Ý ch cña nÐn

+TiÕt kiÖm bé nhí kÝch th−íc m¸y nhá h¬n

+TiÕt kiÖm b¨ng tÇn kªnh truyÒn (trong thêi gian thùc hoÆc nhanh h¬n thùc) +Gi¶ m tèc ® é data

+ThuËn tiÖn cho th«ng tin gãi

Cã 2 lo¹i thµ nh phÇn (components) cña tÝn hiÖu

Lo¹i a): Gäi lµ thµ nh phÇn entropy (th«ng tin thùc trong tÝn hiÖu )

Lo¹i b): Gäi lµ thµ nh phÇn d− thõa (redundancy) v× nã kh«ng chñ yÕu D− thõa cã thÓ lµ kh«ng gian (trªn vïng ¶ nh réng , c¸c pixels gÇn nhau hÇu nh− cã cïng gi¸ trÞ) vµ cã thÓ lµ thêi gian (gièng nhau gi÷a c¸c ¶ nh liÒn nhau)

C¸c hÖ thèng nÐn t¸ch thµ nh phÇn entropy khái thµ nh phÇn d− thõa trong bé encoder , chØ cã thµ nh phÇn entropy ® −îc ghi l¹i hoÆc truyÒn

Thùc chÊt cña viÖc nÐn tÝn hiÖu lµ bá bít c¸c th«ng tin d− thõa mµ vÉn d÷ ® −îc h×nh

¶ nh cã thÓ chÊp nhËn ® −îc C¸c d− thõa ® ã lµ :

♦ D− thõa trong kh«ng gian mµu

Do ® é nh¹y cña m¾t ® èi víi c¸c thµ nh phÇn mµ u kÐm h¬n so víi thµ nh phÇn chãi nªn cã thÓ gi¶ m tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu mµ u ® Ó gi¶ m tèc ® é truyÒn mµ vÉn kh«ng ¶ nh h−ëng râ ® Õn chÊt l−îng h×nh ¶ nh

♦ D− thõa vÒ mÆt kh«ng gian

C¸c ® iÓm ¶ nh kÒ nhau cã sù t−¬ng quan lÉn nhau hoÆc gièng nhau §Ó lo¹i

bá d− thõa nµ y ng−êi ta biÕn ® æi ¶ nh trong miÒn tÇn sè b» ng biÕn ® æi DCT §ång thêi

production

MPEG coder

do m¾t ng−êi nh¹y víi thµ nh phÇn tÇn sè thÊp nªn sö dông l−îng tö −u tiªn cho c¸c lo¹i tÇn sè thÊp Sau ® ã dïng c¸c kü thuËt nÐn nh− VLC,RLC.§ã lµ c¸c ph−¬ng ph¸p nÐn trong khung

♦ D− thõa vÒ mÆt thêi gian

Gi÷a c¸c ¶ nh kÒ nhau sÏ cã mét sè ® iÓm ¶ nh hoµ n toµ n gièng nhau (kh«ng chuyÓn ® éng),t¹o d− thõa vÒ mÆt thêi gian ,kh«ng cÇn thÕt ph¶ i truyÒn ® i mµ cã thÓ néi suy tõ ¶ nh tr−íc §Ó gi¶ m sù d− thõa nµ y ta sö dông chuÈn MPEG kÕt hîp thªm ph−¬ng ph¸p nÐn liªn khung dùa trªn küthuËt −íc l−îng vµ bï chuyÓn ® éng

♦ D− thõa vÒ mÆt thèng kª

Trong chuçi d÷ liÖu truyÒn t¶ i ,ph© n bè c¸c bÝt d÷ liÖu cã thÓ tån t¹i d− thõa vÒ mÆt thèng kª (mét sè tõ m· xuÊt hiÖn nhiÒu cßn mét sè tõ m· xuÊt hiªn Ýt).§Ó gi¶ m ® é d− thõa nµ y ta sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ nh− hufman ,RLC…

Xi : gi¸ trÞ ® iÓm ¶ nh ban ® Çu

Xi’: gÝa trÞ ® iÓm ¶ nh sau khi gi¶ i nÐn

n: tæng sè ® iÓm ¶ nh trong mét ¶ nh

3.1.2 Entropy

Entropy lµ phÐp ® o trung b×nh n«Þ dung th«ng tin cña mét ¶ nh ® −îc lÊy mÉu theo c¸c gi¸ trÞ nhÞ ph© n.Entropy x¸c ® Þnh sè l−îng bit trung b×nh tèi thiÓu cÇn thiÕt ® Ó biÓu diÔn mét phÇn tö ¶ nh.Trong c«ng nghÖ nÐn kh«ng tæn hao ,entropy lµ giíi h¹n d−íi cña tØ sè bit/pixel.TÝn hiÖu video ® −îc nÐn víi tØ sè bit/pixel nhá h¬n entropy cña ¶ nh ,th× mét sè th«ng tin ¶ nh sÏ bÞ mÊt ,vµ qu¸ tr×nh nÐn cã tæn hao

Entropy biÓu diÔn b» ng biÓu thøc thèng kª sau

i N

i

i I x P x P x x

P x

H

1

2 1

)(log)()

()()

(

(3.2) Víi I(xi):l−îng th«ng tin vña phÇn tö ¶ nh Xi(® −îc tÝnh b» ng bit)

p(xi):x¸c xuÊt xuÊt hiÖn cña phÇn tö ¶ nh xi

XÐt 2 block,mçi block cã 8*8= 64 pixel.Block ¶ nh 1 gåm 63 phÇn tö cã gi¸ trÞ “0” vµ mét phÇn tö gi¸ trÞ “1” Block ¶ nh 2 bao gåm 32 phÇn tö gi¸ trÞ “0” vµ 32 phÇn tö gi¸ trÞ

“1”.Theo biÓu thøc(3.2) ta cã entropy cña block ¶ nh 1 lµ

pixel bit x

64

1log64

164

63log64

63)

pixel bit x

64

32log64

3264

32log64

32

)

Nh− vËy sè l−îng bit trung b×nh tèi thiÓu ® Ó truyÒn mét phÇn tö ¶ nh ® èi víi block ¶ nh 1

lµ 0,116bit/pixel vµ ® èi víi block ¶ nh 2 lµ 1 bit/pixel.Tøc lµ ¶ nh 2 chøa l−îng th«ng tin nhiÒu h¬n ¶ nh 1

3.2 c¬ së nÐn d÷ liÖ u

§Ó lo¹i bá c¸c d− thõa ( kh«ng gian ,thêi gian v.v) C¸c hÖ thèng nÐn d÷ liÖu gåm liªn kÕt cña nhiÒu kü thuËt xö lý nh» m gi¶ m tèc ® é bit cña tÝn hiÖu sè xuèng mét gi¸ trÞ dung hoµ ® −îc vÒ mÆt chÊt l−îng h×nh ¶ nh

Cã hai kü thuËt nÐn ® −îc sö dông réng r·i ® ã lµ kü thuËt nÐn tæn hao vµ kü thuËt nÐn kh«ng tæn hao

3.2.1 C¸c kü thuËt nÐn kh« ng tæ n hao ® ã lµ

3.2.1.1 Kü thuËt nghi m∙ ® é dµi ch¹y RLC (run length coding)

Kü thuËt nµ y dùa trªn sù lÆp l¹i cña cïng mét gi¸ trÞ mÉu data ® Ó t¹o ra c¸c m· ® Æc biÖt nh» m chØ b¸o sù b¾t ® Çu vµ kÕt- thóc cña gi¸ trÞ lÆp l¹i, chØ m· hãa c¸c gi¸ trÞ kh¸c

0 , cïng víi mét l−îng ch¹y (run) c¸c gi¸ trÞ mÉu 0 däc theo dßng quÐt.(H.3.3)

Các bước xác định chiều dài chạy.

Đặc trưng giá trị bước chạy thứ nhất ở mỗi hà ng

Hoặc giả thiết rằ ng mỗi hà ng bắt đ ầu bước chạy bằ ng 1 ,mà đ ộ dà i của nó có thể là 0

3.2.1.2 kỹ thuật DCT

Phương pháp nà y dùng đ ể biến đ ổi tín hiệu từ miền thời gian (không gian)sang miền tần số bằ ng cách sử dụng các thuật toán chuyển vị như biến đ ổi cosin rời rạc DCT.Phương pháp nà y nhằ m giả m đ ộ dư thừa của pixel trong ả nh

3.2.1.3 Kỹ thuật ghi m∙ đ ộ dài thay đ ổ i (variable-length coding)

VLC còn gọi là kỹ thuật ghi mã Huffman hay kỹ thuật entropy , kỹ thuật nà y dựa trên xác suất các giá trị biên đ ộ giống nhau trong một ả nh và gán một mã ngắn cho các giá trị có xác suất xuất hiện lớn nhất và mã dà i cho các giá trị khác Tại phía giả i nén có các chỉ đ ịnh mã giống nhau đ ược dùng đ ể phục hồi lại các giá trị data gốc Mã hoá và giả i mã Huffman đ ược thực hiện dễ dà ng nhờ các bả ng tra cà i đ ặt trong phần cứng

Víi mét sè c¸c symbol xÕp gi¶ m dÇn vÒ x¸c xuÊt ,chiÒu dµ i cña c¸c gi¸ trÞ m· cña chóng sÏ nhá h¬n hoÆc b» ng chiÒu dµ i m· cã liªn quan tiÕp theo cã x¸c xuÊt nhá h¬n

Kh«ng cã h¬n hai tõ m· cã cïng chiÒu dµ i mµ l¹i gièng nhau trõ c¸c bit cuèi cña

H3.4 lµ qu¸ tr×nh m· ho¸ huffman.§Çu tiªn c¸c symbol nguån ® −îc x¾p xÕp theo thø

tù cã x¸c xuÊt gi¶ m dÇn §Ó lµ m gi¶ m nguån lÇn 1 hai symbol cã x¸c xuÊt thÊp nhÊt

® −îc kÕt hîp t¹o mét “symbol hçn hîp”cã x¾c xuÊt b» ng tæng hai x¾c xuÊt trªn.Sau ® ã x¾p xÕp lÆp l¹i qu¸ tr×nh nµ y cho ® Õn khi cßn 2 symbols

B−íc 2

M· ho¸ tõng nguån ® · ® −îc lµ m gi¶ m ,b¾t ® Çu víi nguån nhá nhÊt vµ thùc hiÖn ng−îc l¹i cho ® Õn nguån gèc M· nhÞ ph© n ph¶ i cã chiÒu dµ i cùc tiÓu cho nguån 2 symbol lµ c¸c symbol 0 vµ 1

H3.4.b ThuËt to¸n m· hufman

Ta cã thÓ chän 2 symbol bªn ph¶ i H3.4.b lµ tuú ý (cã thÓ chän ng−îc l¹i lµ 1vµ 0 )symbol ® Çu tiªn (cã x¸c xuÊt 0,6)® −îc t¹o b» ng c¸ch liªn hîp 2 symbol ® · ® −îc gi¶ m

kÕ bªn tr¸i ThuËt to¸n nµ y ® −îc lÆp l¹i cho ® Õn khi ® ¹t ® −îc nguån gèc

3.2.1.4 kü thuËt lo¹i bá d÷ liÖ u kho¶ng xo¸

Lo¹i bá data vïng xãa lµ m gi¶ m dßng bit gèc, cßn l¹i th«ng tin vïng ¶ nh tÝch cùc

Cã thÓ kh«ng ghi h×nh vµ truyÒn c¸c vïng xãa däc vµ ngang cña khung ¶ nh video mµ thay vµ o ® ã lµ data ® ång bé ng¾n h¬n dïng cho øng dông cô thÓ

PhÐp biÕn ® æi DCT( discrete cosine transform) nh» m biÕn ® æi d÷ liÖu ¶ nh hay video sè sang miÒn tÇn sè nh» m lo¹i bá c¸c d− th−µ vÒ mÆt kh«ng gian Qu¸ tr×nh DCT (discrete cosine transform) thuËn cïng víi qu¸ tr×nh DCT nghÞch ® −îc dïng sÏ cã hiÖu qu¶ nÕu

® é dµ i tõ m· c¸c hÖ sè lµ 13-14 bit ® èi víi mét tÝn hiÖu data vµ o ® · sè hãa b» ng c¸c mÉu dµ i 8 bit Khi dïng DCT 11 bit hay Ýt h¬n th× nÐn DCT trë nªn cã tæn hao

3.2.2 Kü thuËt nÐn d÷ liÖ u cã tæ n hao

Khi kÕt hîp 2 hay h¬n 2 kü thuËt xö lÝ ® Ó tËn dông thÕ m¹nh cña sù biÓu diÔn ghi m· c¸c tÝn hiÖu ¶ nh th× sÏ t¹o ra kü thuËt nÐn cã tæn hao NÐn cã tæn hao dïng c¸c tØ sè nÐn lín h¬n nhiÒu ( tõ 2:1 ® Õn 100:1) vµ g© y nªn tæn hao data vµ sù suy gi¶ m ¶ nh sau khi gi¶ i nÐn do viÖc xãa vµ lµ m trßn data trong mét khung hay gi÷a c¸c khung C¸c kü thuËt nÐn cã tæn hao lµ :

3.2.2.1 Kü thuËt ® iÒ u chÕ m∙ xung vi sai (diffirential pulse code modulation DPCM)

Lµ m« h×nh m· hãa tiªn ® o¸n, ph¸t ® i sù kh¸c nhau mÉu – mÉu h¬n lµ ph¸t ® i gi¸ trÞ mÉu ® Çy ® ñ Sù kh¸c nhau nµ y ® −îc céng vµ o gi¸ trÞ mÉu ® · gi¶ i m· hiÖn hµ nh ë phÝa gi¶ i m·, ® Ó t¹o ra gi¸ trÞ mÉu phôc håi

V

tÝn + e eq hiÖu

ViÖc t¹o tÝn hiÖu dù b¸o cña DPCM trong mµ nh dùa trªn mèi liªn kÕt gi÷a c¸c ® iÓm

¶ nh.TÝn hiÖu dù b¸o cã thÓ lµ hµ m tuyÕn tÝnh hoÆc phi tuyÕn cña c¸c mÉu l© n cËn

Cã 2 ph−¬ng ph¸p dù b¸o:

♦ Dù b¸o cè ® Þnh hay cßn gäi lµ dù b¸o ® éc lËp víi ¶ nh truyÒn h×nh

♦ Dù b¸o thÝch nghi hay cßn gäi lµ dù b¸o phô thuéc vµ o ¶ nh truyÒn h×nh Cßn ® èi víi ph−¬ng ph¸p DPCM gi÷a c¸c mµ nh tÝn hiÖu dù b¸o ® −îc t¹o ra trªn c¬

së c¸c mÉu n» m ë kÒ nhau tr−íc ® ã.Ph−¬ng ph¸p nµ y tËn dông quan hÖ chÆt chÏ gi÷a c¸c mµ nh kÒ nhau cña ¶ nh vµ ® Æc tr−ng cña m¾t (nh¹y víi mÐo trong ¶ nh tÜnh h¬n ¶ nh

® éng)

3.2.2.2 Kü thuËt lÊy mÉu c¸c b¨ng tÇn con

§© y lµ ph−¬ng ph¸p lµ m gi¶ m data rÊt hiÖu qu¶ , nh−ng tæn hao ® é ph© n gi¶ i h×nh

¶ nh vµ c¸c thµ nh phÇn chång phæ sÏ lµ m gi¶ m chÊt l−îng néi dung h×nh ¶ nh.Do ® ã kh«ng dïng kü thuËt nµ y cho c¸c tÝn hiÖu chãi

3.2.2.3 L−îng tö vµ VLC c¸c hÖ sè DCT

Sù kÕt hîp ba qu¸ tr×nh nµ y cho phÐp biÓu diÔn khèi c¸c byte pel bëi mét l−îng nhá c¸c bit vµ t¹o ra kü thuËt lµ m gi¶ m data cã hiÖu qu¶ kinh tÕ nhÊt.§© y lµ ph−¬ng ph¸p chÝnh ® −îc sö dông nhiÒu trong nÐn ¶ nh video nªn sÏ ® −îc tr×nh bµ y trong luËn nµ y

3.3 nÐn trong ¶nh

NÐn trong ¶ nh nh» m gi¶ m bít l−îng th«ng tin d− thõa trong miÒn kh«ng gian.NÐn trong ¶ nh sö dông c¶ hai qu¸ tr×nh nÐn cã tæn hao vµ kh«ng tæn hao ® Ó gi¶ m bít d÷ liÖu cña mét ¶ nh.Qu¸ tr×nh nµ y kh«ng sö dông d÷ liÖu cña ¶ nh tr−íc vµ sau ¶ nh ® ang xÐt.Trong H.3.6 lµ s¬ ® å khèi sö dông ph−¬ng ph¸p biÕn ® æi DCT §© y lµ ph−¬ng ph¸p

® ¹t ® −îc b×nh ph−¬ng cña lçi (e q2)lµ nhá nhÊt

Y

CB

CR

T¹o macroblock

(TiÒn xö lý) DCT

L−îng

tö ho¸

Quýet Zig- Zag

RLC VLC Nhí

® Öm

HÖ sè thang ® é M· ho¸

DPCM

HÖ sè DC

B¶ ng träng sè HVS

B¶ ng Huffman

Chän tèc ® é bit ® Çu ra

§iÒu khiÓn

bé nhí ® Öm x¸c ® Þnh khèi

3.3.1 tiÒ n xö lý

Tr−íc khi thùc hiÖn biÕn ® æi DCT , c¸c ¶ nh gèc ® −îc chän cÊu tróc lÊy mÉu ® Ó ® ¹t

® é ph© n gi¶ i cÇn thiÕt cho øng dông D÷ liÖu tÝn hiÖu chãi vµ mµ u ® −îc t¸ch thµ nh c¸c khèi 8*8 cña c¸c gi¸ trÞ Y,CR,CB .Sau ® ã ,1 macroblock kÕt hîp víi 4 khèi 8*8 c¸c gi¸ trÞ pixel chãi 2,4 hoÆc 8 c¸c block mµ u CR,CB t¹o thµ nh 1 khèi 16 pixels *16 dßng c¶

¶ nh Sù x¾p xÕp c¸c khèi trong marcoblock x¸c ® Þnh chuçi ® Ó göi ® Õn bé m· ho¸ DCT

H3.7 C¸c cÊu tróc Macroblock kh¸c nhau

hµ m truyÒn.ViÖc m· ho¸ vµ truyÒn ® i chØ thùc hiÖn víi c¸c hÖ sè n¨ng l−îng nµ y C¸c phÐp tÝnh DCT ® −îc thùc hiÖn trong ph¹m vi c¸c khèi 8*8 mÉu tÝn hiÖu chãi vµ khèi tu¬ng øng cña tÝn hiÖu hiÖu mµ u

DCT cña mét tÝn hiÖu hai chiÒu cã thÓ ® −îc tÝnh b» ng c¸ch dïng c¸c DCT 1 chiÒu

riªng biÖt(® Çu tiªn lµ cho c¸c hµ ng sau ® ã lµ cho c¸c cét)

3.3.2.1 DCT mét chiÒ u

M« h×nh DCT (nh− h×nh 3.8 ) xö lÝ c¸c gi¸ trÞ cña khèi data pel thµ nh c¸c khèi c¸c

hÖ sè trong miÒn tÇn sè H×nh 3.8a m« t¶ tãm t¾t qu¸ tr×nh m· ho¸ DCT mét chiÒu cña t¸m pel chãi liªn tiÕp H×nh 3.8b vµ 3.8c m« t¶ møc DC trung b×nh t−¬ng øng vµ sù thay

® æi pel chãi H×nh 3.8d m« t¶ phæ , biÓu diÔn sù thay ® æi biªn ® é cña t¸m pel M· ho¸ DCT chia phæ nµ y ra 8 d¶ i tÇn sè, t¹o ra 8 gi¸ trÞ hÖ sè ® Ó chØ b¸o n¨ng l−îng cña phæ d¹ng sãng ë mçi d¶ i tÇn sè H×nh 3.8e vµ 3.8f m« t¶ sù ph© n chia d¶ i phæ chãi vµ c¸c gi¸ trÞ hÖ sè t−¬ng øng cña mçi d¶ i

HÖ sè DC lµ trung b×nh cña tÊt c¶ c¸c mÉu ® Çu vµ o vµ ® −îc coi nh− hÖ sè ® iÒu chÕ.C¸c hÖ sè AC cßn l¹i mçi phÇn tö biÓu thÞ biªn ® é cña mét thµ nh phÇn tÇn sè ® Æc tr−ng ® Çu vµ o

T¸m pel chãi liªn tiÕp lÊy tõ mét dßng

§Ó ® ¹t ® −îc sù gi¶i sù trïng lÆp cao h¬ n ë néi dung ¶nh th× dïng m∙ ho¸ DCT hai chiÒu (nh− h× nh 3.9 ).ViÖ c biÕ n ® æi DCT 2 chiÒu dùa trªn c¬ së x¾p

xÕ p c¸c mÉu f(i,j) víi i,j=0….7 H× nh 3.9 m« t¶ vÝ dô vÒ m∙ ho¸ DCT 2 chiÒu cña khèi 8*8 c¸c gi¸ trÞ pel lÊy tõ ¶nh thùc

Biªn ® é pel chãi

a)Biªn ® é chãi cña 8 pixel kÕ tiÕp

® øng)

Thêi gian (chiÒu

0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0

H3.9 M· ho¸ DCT hai chiÒu

Thêi gian (chiÒu ngang)

cét

1

99 0

cét cuèi

50

0