1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Bài tập lớn truyền thông đa phương tiện mã hóa, nén ảnh JPEG và ứng dụng

34 109 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 34
Dung lượng 2,46 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Tìm hiểu mã hóa-nén dùng phép biến đổi TC (Transform Coding) Phần II: Tìm hiểu thuật tốn sơ đồ cơng nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) Mục lục • Sơ đồ nén ảnh gồm 3 bước: • Tiền xử lí: • Mã hóa xử lí-nén: • Hậu xử lí: • Tính độ đo hiệu năng của sơ đồ nén: • Tỉ số nén. • Độ tổn hao. Phần III: Tìm hiểu số cơng cụ, phần mềm nén ảnh có ứng dụng công nghệ nén ảnh JPEG 2 Phần I: Tìm hiểu mã hóa-nén dùng phép biến đổi TC Sơ đồ TC (Transform Coding) 3 Phần II: Tìm hiểu thuật tốn sơ đồ cơng nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) Sơ đồ mã hóa Baseline JPEG 4 Phần II: Tìm hiểu thuật tốn sơ đồ cơng nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) I Tiền xử lí Xử lý màu Chuyển từ không gian màu RGB sang YCBCR Mục đích: tăng thành phần độ chói, giảm thành phần màu sắc Công thức biến đổi từ RGB sang YCbCr

Trang 1

Bài tập lớn  Truyền thông đa phương tiện

Mã hóa - nén ảnh JPEG và ứng dụng  

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Thị Hoàng Lan

Sinh viên MSSVPhạm Thanh Bình 20183693Phạm Đức Đạt 20183704Phạm Văn Hưởng 20183763

Trang 2

Phần I: Tìm hiểu về mã hóa-nén dùng phép biến đổi TC (Transform Coding)

Phần II: Tìm hiểu thuật toán của

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG)

Trang 3

đổi TC 

Sơ đồ TC (Transform Coding)

Trang 4

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

Sơ đồ mã hóa Baseline JPEG

Trang 5

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

I Tiền xử lí

1 Xử lý màu

Chuyển từ không gian màu RGB sang YCBCR

Mục đích: tăng thành phần độ chói, giảm các thành phần màu sắc

Công thức biến đổi từ RGB sang YCbCr:

Trang 6

Hình ảnh minh họa:

Trang 7

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

I Tiền xử lí

2. Thực hiện bù mức (level offset) các giá trị điểm ảnh

Lúc mã hóa -128 với mỗi điểm ảnh

Lúc giải mã +128 với mỗi điểm ảnh

Mục đích của điều này để đảm bảo tất cả các hệ số DCT sẽ là các đại

lượng có dấu với dải rộng động tương tự

Trang 8

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

I Tiền xử lí

3 Chia khối ảnh đầu vào thành các khối 8x8 pixels để xử lý khối

Mục đích: Tính toán DCT cho từng vùng dư thừa dữ liệu khác nhau

Tất cả các block có cùng kích thước và mỗi block là một ma trận điểm ảnh

8×8 pixel được lấy từ một ảnh màn hình theo chiều từ trái sang phải, từ trên

xuống dưới Kích thước block là 8×8 được chọn bởi hai lý do sau:

- Kích thước block lớn làm tăng độ phức tạp thuật toán

- Khoảng cách giữa các pixel vượt quá 8 sẽ làm cho hàm tương quan suy

giảm nhanh

Trang 9

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

II Mã hóa xử lí nén

1.Biến đổi Cosin (DCT) đối với mỗi khối

Công đoạn đầu tiên của quá trình nén theo JPEG là biến đổi cosin rời rạc DCT (Discrete Cosine Transform) DCT biến đổi dữ liệu từ miền không gian sang miền tần số

Biến đổi DCT được thực hiện trong phạm vi các khối 8*8 mẫu tín hiệu chói Y

và các khối tương ứng của tín hiệu màu (Cb, Cr)

Biến đổi DCT hai chiều (2-D) được dùng cho các khối ảnh có kích thước 8x8 Quá trình biến đổi thuận DCT (Forward DCT) dùng trong tiêu chuẩn JPEG được định nghĩa như sau:

Trang 11

Ví dụ minh họa

Trang 12

Đối với hầu hết các hình ảnh, phần lớn năng lượng tín hiệu nằm ở tần số thấp; chúng xuất hiện ở góc trên bên trái DCT

Nén được thể hiện do các giá trị bên phải thấp hơn biểu thị tần số cao hơn và

Trang 14

Ví dụ minh họa

Trang 15

chuỗi số một chiều Trong kỹ

thuật JPEG sử dụng phương

pháp đọc theo đường zig-zag

Trang 16

minh họa

Trang 17

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

II Mã hóa xử lí nén

4 Mã hóa thành phần DC

Các hệ số DC là giá trị trung bình của các khối ảnh 8x8 Độ chói trung bình

của các block ảnh gần nhau thường ít biến đổi, do đó trong chuẩn nén JPEG,

các hệ số DC được mã hóa theo phương pháp DPCM Để tăng hiệu suất nén,

kết quả nhận được sau đó được mã hóa tiếp bằng Huffman

Sơ đồ mã hóa thành phần DC:

Trang 18

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

II Mã hóa xử lí nén

Hệ số DC của các block DCT được lần lượt đưa tới bộ DPCM Thành phần

sai số giữa hai hệ số liên tiếp sẽ được mã hóa trong bộ mã Huffman Quá

trình mã hóa Huffman được thực hiện cho thành phần DC như sau:

- Dò tìm trong bảng phân loại để tìm “loại” của giá trị ∆DC (“loại” chính là

chiều dài từ mã dùng để mã hóa thành phần ∆DC)

- Dùng bảng mã Huffman cho thành phần DC để tìm ra từ mã cho “loại” ∆DC

tìm được ở trên

- Mã hóa nhị phân giá trị ∆DC

- Ghép các từ mã Huffman và giá trị nhị phân của ∆DC để có được từ mã

cho thành phần DC

Trang 19

Bảng phân loại hệ số AC và DC:

Trang 20

Bảng mã Huffman cho thành phần DC

Trang 21

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

II Mã hóa xử lí nén

5 Mã hóa thành phần AC

Sơ đồ khối của bộ mã hóa thành phần AC:

Chuỗi các hệ số AC được lần lượt đưa vào bộ mã hóa RLC Ở đầu ra ta nhận được các từ mã bao gồm hai thành phần:

Trang 22

Bảng mã

huffman

cho thành

phần AC:

Trang 23

Sau hệ số khác "0" cuối cùng, đặt từ mã đặc biệt để báo hiệu kết thúc khối, từ

mã này có tên là EOB – End Of Block Sử dụng bảng phân loại chúng ta tìm được loại của biên độ các hệ số Tín hiệu được đưa vào mã hóa Huffman có cấu trúc sau:

(1,2)(-2), (0,1)(-1), (0,1)(-1), (0,1)(-1) (2,1)(-1), (0,0)

Trong đó:

Trang 24

sơ đồ công nghệ nén JPEG cơ bản (baseline JPEG) 

III Hậu xử lí

Từ mã Hufman cho từng cặp giá trị chạy và loại Kết quả mã hóa các thành

phần AC và DC được tập hợp lại thành chuỗi bít có dạng như sau:

Như vậy ta cần 35 bits để truyền đi block 64 điểm ảnh, như vậy hiệu quả

nén của phương pháp JPEG trong trường hợp này là 0.5 bit/điểm ảnh

Sắp xếp, ghép các khối tạo thành dòng bit dữ liệu các từ mã và lưu file theo

định dạng file jpg chuẩn JPEG quy định

Trang 25

Tỷ số nén

CR = (Dung lượng - Kích thước dữ liệu ban đầu) / Kích thước dữ liệu sau nén (ví dụ 35:1)

- Tỷ số bit/ pixel đối với ảnh Nb = Số bit sau khi nén/ Tổng số điểm ảnh (bpp)

- Tỷ số nén tốc độ dòng bit video (bit/s) , ví dụ 30:1

Độ tổn hao

- Nén không mất mát thông tin (lossless): không tổn hao

- Nén có mất mát thông tin (lossy) : Các độ đo sai số MSE, SNR (db)

Độ phức tạp

- Độ phức tạp về thời gian : Nén thời gian thực/ nén không yêu cầu thời gian thực

- Độ phức tạp về không gian, bộ nhớ

Trang 26

có hiện nay và các ứng dụng của công nghệ nén ảnh JPEG.

I Các phần mềm hỗ trợ nén ảnh JPEG

JPEG Optimizer

Dựa trên kỹ thuật MagiCompress ™,

JPEG Optimizer có thể nén tới 100 hình

ảnh trong một lần mà không làm giảm chất

lượng Điều này không chỉ tiết kiệm thời

gian mà còn hạn chế sử dụng băng phông

Trang 28

có hiện nay và các ứng dụng của công nghệ nén ảnh JPEG.

I Các phần mềm hỗ trợ nén ảnh JPEG

Radical Image Optimaize Tool

RIOT giúp xử lý, tối ưu hóa làm

giảm dung lượng hình ảnh nhanh

chóng Bên cạnh đó cũng hỗ trợ thay

đổi kích thước hình ảnh tối ưu gần

tương đương như file ban đầu Đây là

phần mềm hoàn toàn miễn phí

Trang 29

có hiện nay và các ứng dụng của công nghệ nén ảnh JPEG.

I Các phần mềm hỗ trợ nén ảnh JPEG

OptimiZilla

Các hình ảnh được thu nhỏ tới kích

thước tối ưu nhất có thể nhưng giữ

nguyên mức chất lượng yêu cầu Cũng

như có thể tùy chọn xem trước để so

sánh mức chất lượng của hình ảnh cho

trước và sau khi nén

Trang 30

có hiện nay và các ứng dụng của công nghệ nén ảnh JPEG.

I Các phần mềm hỗ trợ nén ảnh JPEG

CompressJPEG

CompressJPEG sử dụng thuật toán

gần giống như Optimizilla Nó hỗ trợ số

lượng ảnh lớn lên tới 20 bức ảnh JPEG

Trang 31

có hiện nay và các ứng dụng của công nghệ nén ảnh JPEG.

II Các ứng dụng thực tế ảnh JPEG

Thị trường phát thanh truyền hình

JPEG được sử dụng trong ngành truyền hình dưới dạng

nén lớp giữa cho quy trình làm việc thời gian thực Nó

cung cấp những lợi thế độc đáo cho sản xuất video nén và

có thể thay thế video không nén Hiện tại, nó được sử

dụng trong các ứng dụng video IP chất lượng cao, độ trễ

thấp Ví dụ: liên kết (sự kiện trực tiếp đến trường quay) và

cơ sở hạ tầng phòng thu phát sóng IP mới nhất

Trang 32

có hiện nay và các ứng dụng của công nghệ nén ảnh JPEG.

II Các ứng dụng thực tế ảnh JPEG

Kho lưu trữ hình ảnh và cơ sở dữ liệu

Với ưu điểm có thể nén dung lượng, điều này giúp lưu trữ được nhiều hình ảnh hơn tạo tiền đề cho việc tìm kiếm và phân loại

Trang 34

THANK YOU !

Ngày đăng: 22/12/2021, 20:51

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Sơ đồ TC (Transform Coding) - Bài tập lớn truyền thông đa phương tiện mã hóa, nén ảnh JPEG và ứng dụng
ransform Coding) (Trang 3)
Sơ đồ mã hóa Baseline JPEG - Bài tập lớn truyền thông đa phương tiện mã hóa, nén ảnh JPEG và ứng dụng
Sơ đồ m ã hóa Baseline JPEG (Trang 4)
Hình ảnh minh họa: - Bài tập lớn truyền thông đa phương tiện mã hóa, nén ảnh JPEG và ứng dụng
nh ảnh minh họa: (Trang 6)
Bảng mã - Bài tập lớn truyền thông đa phương tiện mã hóa, nén ảnh JPEG và ứng dụng
Bảng m ã (Trang 22)
JPEG  Optimizer  có  thể  nén  tới  100  hình - Bài tập lớn truyền thông đa phương tiện mã hóa, nén ảnh JPEG và ứng dụng
ptimizer có thể nén tới 100 hình (Trang 26)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w