Bài giảng Truyền thông đa phương tiện: Chương 1 - ThS. Trần Bá Nhiệm

Chương 1 của bài giảng Truyền thông đa phương tiện gồm có những nội dung chính như sau: Tổng quan về đa phương tiện, khái niệm chung về audio và video, hệ thống audio và video, một số vấn đề về tín hiệu. Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

Truyền thông đa phương tiện

ThS Trần Bá Nhiệm

Website:

sites.google.com/site/tranbanhiem

Trang 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Trang 3

Nội dung

• Tổng quan về đa phương tiện

• Khái niệm chung về audio và video

• Hệ thống audio và video

• Một số vấn đề về tín hiệu

3 Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện

Trang 4

Lịch sử phát triển của hệ thống đa môi

trường

• Báo, tạp chí: môi trường văn bản, đồ họa và

hình ảnh

• Cáp đồng: môi trường truyền tải tín hiệu điện

• 1895, Marconi phát minh ra máy radio là môitrường truyền tải tín hiệu radio quảng bá hiệnnay

• Truyền hình: môi trường truyền thông của thế

Trang 5

trường

• Các hệ thống máy tích hợp nhiều dạng môi

trường số khác nhau, khả năng biểu diễn,

tương tác; có tiềm năng lớn phục vụ nhu cầutrao đổi thông tin chất lượng cao

• Các hệ thống đa môi trường trở nên phong

phú, kết hợp các công nghệ khác nhau với khảnăng di động, liên lạc từ xa dưới nhiều hình

thức

Trang 6

trường

Trang 7

Siêu môi trường (hypermedia) và đa

môi trường (multimedia)

tuyến tính, bằng việc click vào điểm nóng nào đó,

có thể chuyển đến một tài liệu hoặc văn bản

khác, và có thể quay về, tạo thuận tiện cho người đọc trong việc duyệt văn bản hoặc tổng quan văn bản từ mục lục” (Ted Nelson, 1965)

thông khác nhau như đồ thị, hình ảnh, âm thanh, hoạt hình và ảnh động (Ted Nelson)

Trang 8

Siêu môi trường (hypermedia) và đa

môi trường (multimedia)

– Multimedia: thông tin máy tính có thể được mô tả bằng audio, video hay hoạt hình ngoài những môi trường truyền thống kể trên

• Ví dụ một số ứng dụng multimedia:

 Hệ thống xây dựng và soạn thảo video số

 Tạp chí điện tử

 Trò chơi

 Thương mại điện tử

 Truyền hình tương tác iTV

 Truyền hình hội nghị

 Truyền hình theo yêu cầu

 Thực tế ảo

 v.v.

Trang 9

Các dạng môi trường và tín hiệu

Trang 10

Các dạng môi trường và tín hiệu

Trang 11

Nội dung

Trang 12

Audio - Âm thanh

• Âm thanh: Là dao động sóng âm gây ra áp lực làm dịch chuyển các hạt vật chất trong môi

trường đàn hồi để tai người có thể nhận được các dao động này, tần số nghe được trong

Trang 13

• Ngưỡng nghe tối thiểu: mức thấp nhất của

biên độ mà tai người có thể cảm nhận được

âm thanh tùy vào từng người; liên quan đến mức áp lực và tần số của âm thanh

• Hiệu ứng che khuất: hiện tượng âm thanh mà tại đó ngưỡng nghe của một âm tăng lên

trong khi có mặt của âm khác (khó nghe hơn); được dùng trong kỹ thuật nén

Trang 14

sau khi nguồn âm đã tắt Trễ là thời gian  âm

thanh phản xạ đến đích so với âm thanh trực

tiếp Nếu  > 50ms thì trễ đó gọi là tiếng vọng

Biên độ của âm thanh cứ sau 1 lần phản xạ thì bị suy giảm

mà tai người cảm nhận một cách dễ chịu, êm ái,

Trang 17

– Thông tin màu được xác định

• Độ tương phản: tỷ số của độ chói thành phần sáng nhất so với độ chói của thành phần tối nhất

Trang 18

Nội dung

Trang 19

Hệ thống audio tương tự

Trang 20

Hệ thống video tương tự

Trang 21

Hệ thống audio-video số

Trang 22

Các thành phần của hệ thống

• Bộ phận thu: micro và camera thu và chuyển tín hiệu (âm thanh hoặc ảnh) sang tín hiệu điện tương tự Đối với các hệ thống số phải thực hiện việc chuyển đổi

tương tự sang số

• Lưu trữ: thiết bị lưu trữ là băng từ hoặc đĩa từ Có thể

là các thiết bị riêng biệt dùng với mục đích thuận tiện

và yêu cầu đạt một chất lượng nào đó

• Xử lý tín hiệu: điều chỉnh đặc tính tần số, màu sắc, tạo hiệu ứng,…

• Truyền dẫn: truyền tín hiệu từ vị trí này sang vị trí khác

Trang 23

Phân loại hệ thống audio-video

Trang 24

Hệ thống audio-video dân dụng

• Xây dựng hoặc tạo lại một số chương trình

nhất định

• Ghi, lưu trữ những sự kiện cá nhân

• Hầu hết các chương trình được thu và tạo tại chỗ

• Hệ thống đáp ứng nhu cầu giá thành thấp, dễ dùng để phổ biến rộng rãi

Trang 25

Hệ thống audio-video dân dụng

• Đa hệ và tương thích với mọi tiêu chuẩn

• Mối quan tâm của các nhà sản xuất

Trang 26

Hệ thống audio-video bán chuyên

dụng

Trang 27

Hệ thống phân phối

• Tập hợp chương trình thành một dòng dữ liệu

để phát quảng bá, truyền hình cáp hay vệ tinh

• Khả năng chuyển tải đến người xem thông qua máy phát, mạng hay một phương thức nào đó

• Máy chủ phải đáp ứng khả năng lưu trữ đối

với tín hiệu nhằm tạo đường truyền thông

suốt giữa các chương trình

• Yêu cầu tự động cao

Trang 28

Hệ thống phân phối

• Giảm chi phí nhân công

• Truyền hình tương tác yêu cầu khả năng xử lý

và chất lượng đường truyền khá cao, đồng

thời hệ thống phải có khả năng phát các

chương trình khác nhau trong cùng một thời điểm

Trang 29

Hệ thống phòng thu sản xuất chương

trình

Trang 30

Hệ thống sản xuất chương trình ngoài

trời

• Được dùng để thu các bản tin hay một chương trình nào đó mà không cần nhiều người thực hiện, thường dùng các thiết bị cầm tay

• Các chương trình truyền hình trực tiếp thì hệ thống có thể là các hệ thống cố định nhưng với quy mô nhỏ và chất lượng thấp hơn

• Yêu cầu tính cơ động cao

• Camera được nối với máy ghi mà không dùng ma trận chuyển mạch

Trang 31

Hệ thống sản xuất hậu kỳ

Trang 32

Hệ thống cầu hội thảo

Trang 33

Hệ thống audio-video trong máy tính

thanh, hình ảnh

với các card đồ họa, xử lý kỹ xảo

nhau và có thể dùng hơn 1 màn hình để hiển thị

ứng dụng khá rộng

Trang 34

Nội dung

Trang 35

Tín hiệu và hàm số

• Tín hiệu tương tự (analog) là hàm theo thời gian

• Biên độ âm thanh được biểu diễn bằng mức

độ âm thanh tại thời điểm đã cho

• Tín hiệu được biểu diễn bằng hàm f(t)

Trang 36

Tín hiệu có chu kỳ

• Sự lặp lại trong một khoảng thời gian ngắn

nhất không đổi của tín hiệu gọi là chu kỳ T

• Tần số là nghịch đảo của chu kỳ: f = 1/T

Trang 37

Phân tích Fourier

• Trong thực tế, rất ít khi có được một tín hiệu đơn 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

• Việc phân tích và biến đổi Fourier nhằm nâng cao chất lượng hình ảnh

Trang 38

Phân tích Fourier 1 chiều

Trang 39

Trang 40

Tín hiệu audio và video

• Tín hiệu âm thanh thường là tín hiệu 1 chiều

• Tín hiệu ảnh là tín hiệu 2 chiều

• Tín hiệu video là tín hiệu 3 chiều

• Với các chiều khác nhau sẽ có số biến khác

nhau tương ứng

Trang 41

Chuyển đổi Fourier 2 chiều

Trang 42

Màu sắc

• Việc kết hợp các màu khác nhau tạo nên một màu mới Thông thường chọn các màu cơ bản

để kết hợp, ví dụ: RGB

Trang 43

Không gian cảm quan màu 3 chiều

– Con người cảm quan

Trang 44

Nén dữ liệu

• Đại lượng đo 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

• Lượng tin

– Thông tin được mang bởi biến cố A có xác suất

xuất hiện P[A] là:

Trang 45

Nén dữ liệu

– Thông tin bằng không (Lượng tin bằng 0)

• Ví dụ: “Mặt trời mọc ở hướng Đông”

– Lượng tin ít

• Ví dụ: “Điện thoại di động trong tương lai đều có khả năng multimedia”

– Lượng tin nhiều

• Ví dụ: “Trường Đại học CNTT Gia Định được xếp hạng

20 trong top100 trường đại học trên thế giới”

Trang 46

• Lượng tin trung bình của nguồn tin, có thể

được hiểu một cách gần đúng là số bit trung bình của thông tin yêu cầu để biểu diễn các ký hiệu của nguồn tin

• Với nguồn có N ký hiệu Xi thì entropy được

định nghĩa như sau:

– H(S) ≥ 0

– Đối với mã hóa nhị phân, H(S) thể hiện mã hóa với

Trang 47

độ dài cố định sẽ đạt được số bit tối thiểu

Trường hợp tổng quát thì mã hóa độ dài cố định

sẽ không hiệu quả

Trang 48

Chiều dài từ mã, chiều dài trung bình

• Chiều dài từ mã là số kí hiệu có trong từ mã thường được kí hiệu là l

• Chiều dài trung bình của bộ mã thường được





n i

l x P

1

] [

Trang 49

Hiệu suất lập mã

• Hiệu suất lập mã h được định nghĩa bằng

tỉ số của entropy của nguồn với chiều dài trung bình của bộ mã được lập

Trần Bá Nhiệm Truyền thông đa phương tiện 49

 

l H

Trang 50

Mã hóa độ dài cố định FLC

(Fixed-Length Code)

– Dùng số bit cố định để biểu diễn mọi ký hiệu của

nguồn

– Ưu: Đơn giản trong quá trình mã hóa/giải mã

– Nhược: không hiệu quả

Information Interchange) dùng 8 bit để mã hóa các ký tự Để truyền chuỗi DTVT (có mã tương

Trang 51

Mã hóa độ dài thay đổi VLC

(Variable-Length Code)

• Đặc điểm:

– Dùng số bit khác nhau để biểu diễn ký hiệu của

nguồn, các ký hiệu có xác suất cao được phân bổ

từ mã ngắn và ngược lại

– Ưu: hiệu quả trong việc biểu diễn, nén tốt hơn

• Ví dụ: mã Morse, Shannon-Fano, Huffman, mã hóa loạt dài (RLC)

Trang 52

Phương pháp mã hoá Shannon

• B1 Sắp xếp các xác suất theo thứ tự giảm dần

Không mất tính tổng quát giả sử p1   p K.

• B2 Định nghĩa q1 = 0, = ∑ ,  i = 2, , K.

• B3 Đổi q i sang cơ số 2, (biểu diễn q i trong cơ số 2) sẽ

được một chuỗi nhị phân

• B4 Từ mã được gán cho a i là l i kí hiệu lấy từ vị trí sau

dấu phẩy của chuỗi nhị phân tương ứng với q i, trong

đó = −

Trang 53

Phương pháp mã hoá Shannon

• Hãy mã hoá nguồn S = {a1, a2, a3, a4, a5, a6} với các xác suất

Trang 54

Phương pháp mã hoá Fano

• B1 Sắp xếp các xác suất theo thứ tự giảm dần

Không mất tính tổng quát giả sử p1   p K.

• B2 Phân các xác suất thành 2 nhóm có tổng xác

suất gần bằng nhau nhất.

• B3 Gán cho hai nhóm lần lượt các kí hiệu 0 và 1

(hoặc ngược lại).

• B4 Lặp lại bước 2 cho các nhóm con cho đến khi

không thể tiếp tục được nữa.

• B5 Từ mã ứng với mỗi tin là chuỗi bao gồm các kí

Trang 55

Phương pháp mã hoá Fano

• Hãy mã hoá nguồn S = {a1, a2, a3, a4, a5, a6} với các xác

Trang 56

Giải thuật mã hóa Huffman

• B1 Sắp xếp các xác suất theo thứ tự giảm dần chẳng

hạn p1   p K

• B2 Gán 0 tới bit cuối của w K–1 và 1 đến bit cuối của

w K hoặc ngược lại Tuy nhiên chúng ta sẽ qui ước

thực hiện theo chiều thứ nhất.

• B3 Kết hợp p K và p K–1 để tạo thành một tập xác suất

mới p1, , p K–2, p K–1 + p K

• B4 Lặp lại các bước trên cho tập mới này.

Trang 57

Giải thuật mã hóa Huffman

– Ví dụ: Hãy mã hoá nguồn S = {a1, a2, a3, a4, a5, a6} với các xác suất lần lượt là 0,3 ; 0,25 ; 0,2 ; 0,12 ; 0,08 ; 0,05

0,13

0 1

0,3 0,25 0,25 0,2

0,3 0,25

0 1

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 w i

00 01 11 101 1000 1001

0,45

0,45 0,55

Truyền thông đa phương tiện

Trang 58

Ví dụ: Xây dựng cây Huffman

0,13

0,25

0,45 0,55

Trang 59

Mã hóa loạt dài RLC

• Nguyên lý: mã hóa loạt ký hiệu bằng chiều dài

và ký hiệu của loạt đó

Trang 60

Mã hóa loạt dài RLC

Trang 61

Mã hóa Lempel-Zip-Welch

• Được Jacob Lampel và Abraham Ziv đề xuất

năm 1977, phát triển thành họ LZ, LZ77, LZ78 Năm 1988 TerryWelchcải tiến thành LZW

• Nguyên tắc: dựa vào việc xây dựng một từ

điển lưu các chuỗi ký tự có tần suất cao và

thay thế bằng một từ mã mới

• LZW tổ chức từ điển tốt hơn nên nâng cao tỷ

lệ nén

Trang 64

Mã hóa Lempel-Zip-Welch

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	2,97 MB