MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU .. 4

CHưƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NÉN ẢNH VIDEO THEO CHUẨN MPEG. 6

1.1. Khái niệm về Video và phương pháp nén Video 5

1.1.1. Khái niệm Video . 5

1.1.1.1. Không gian mầu (Color Space) 5

1.1.1.2. Các cơ cấu số hoá tín hiệu Video 6

1.1.2. Các phương pháp nén Video ... 8

1.1.2.1. Giảm tốc độ dòng bit. ... 9

1.1.2.2. Nén dòng tín hiệu Video số theo không gian . 10

1.1.2.3. Nén dòng tín hiệu theo thời gian 11

1.1.2.4. Nén hỗn hợp sử dụng tổ hợp các phương pháp trên .. 11

1.1.3. Tham số nén Video. .. 11

1.2. Giới thiệu chung về chuẩn MPEG ... 12

1.3. Các khái niệm cơ bản trong nén Video theo chuẩn MPEG.. 14

1.3.1. Cấu trúc phân cấp Video theo chuẩn MPEG. .. 14

1.3.2. Phân loại frame Video. . 17

1.3.3. Nhóm ảnh (GOP: Group Of Picture) 19

1.4. Phương pháp nén ảnh Video theo chuẩn MPEG. . 21

1.4.1. Mô hình tổng quát bộ mã hoá Video theo chuẩn MPEG. . 21

1.4.2. Lấy mẫu thông tin về màu. 22

1.4.3. Lượng tử hoá. 23

1.4.4. Nội suy ảnh. .. 23

1.4.5. Dự đoán bù chuyển động. . 24

1.4.5.1. Đánh giá chuyển động (motion estimation)... 24

1.4.5.2. Bù chuyển động (Motion Compensation). . 24

1.4.6. Biến đổi Cosine rời rạc. 26

1.4.7. Mã VLC. 27

1.5. Quá trình nén Video theo chuẩn MPEG-1. .. 27

1.5.1. Tham số đặc trưng. ... 27

1.5.2. Quá trình mã hoá. 28

1.5.3.Quá trình giải mã. . 32

1.6. Quá trình nén Video theo chuẩn MPEG-2. .. 33

1.6.1. Tham số đặc trưng. .. 36

1.6.2. Mô hình mã hoá Non-scalable theo MPEG-2. 37

1.6.3. Mô hình mã hoá scalable theo MPEG-2. 38

Chương 2 M∙ HOÁ SCALABLE VIDEO .. 42

2.1. Băng lọc 1/2 pixel biến đổi ngược theo thời gian - tính toán bù chuyển

động 42

2.1.1. Giới thiệu... 44

2.1.2. Thuật toán . 46

2.1.2.1 Mô hình Video phổ biến.. 46

2.1.2.2. Quét luỹ tiến Video với véctơ chuyển động chính xác 1/2 điểm ảnh . 49

2.1.2.3. Di chuyển cục bộ mở rộng . 51

2.1.3. Ba tham số mã hoá băng con sử dụng IMCTF . 54

2.1.4. Kết quả thực nghiệm . 55

2.1.5. Tóm tắt và kết luận 59

2.2. Mã hoá scalable video.. 61

2.2.1. Khái quát... 62

2.2.1.1. Mã hoá lai truyền thống. 63

2.2.1.1.1.Mã hoá Scalable SNR . 63

2.2.1.1.2 Phân giải mã Scalable . 66

2.2.1.2. Embedded Coding and Fine Granularity Scalability 66

2.2.1.3. Mã hoá sử dụng băng con 3 chiều và mã hoá Wavelet ... 69

2.2.2. Hệ thống tổng quan.. 70

2.2.3. Băng con mã hoá 3 chiều .. 71

2.2.4. Tỷ lệ dòng bít mã hoá... 74

2.2.4.1.Hệ thống dòng bít 74

2.2.4.2. Lựa chọn dòng bít mã hoá và truyền dẫn . 78

2.2.5. Kết quả thực nghiệm . 81

2.2.5.1. So sánh với mã hoá Nonscalable ... 81

2.2.5.2. So sánh mã hoá LZC và 3D-SPIHT 83

2.2.5.3. Mã hoá tốc độ đa phân giải ... 86

2.2.6. Tóm tắt và kết luận 91

Chương 3 ĐỐI TưỢNG-CƠ SỞ M∙ HOÁ SCALABLE ... 95

3.1. Đối tượng cơ bản - Cơ sở mã hoá. 97

3.1.1 Mặt phẳng đối tượng Video 97

3.1.2. Công cụ mã hoá cho đối tượng Video ... 98

3.1.2.1. Định dạng mã hoá.. 98

3.1.2.2. Cấu trúc mã hoá 99

3.2. Đối tượng-Cơ sở mã hoá sử dụng EZBC 100

3.2.1. Tổng quan ... 101

3.2.2. Miền – Cơ sở biến đổi Wavelet rời rạc .. 102

3.2.3. Đối tượng-Cơ sở mã hoá mặt phẳng bít EZBC .. 103

3.3. Kết quả thực nghiệm .. 104

3.4. Tóm tắt và kết luận. 106

CHưƠNG4:CHưƠNGTRÌNHTHỬNGHIỆMVÀĐÁNHGIÁKẾTQUẢ.. 111

4.1. Xây dựng chương trình .. 111

4.1.1. Khái quát chung 111

4.1.2. Cấu trúc chương trình 111

4.2. Đánh giá kết quả thử nghiệm . 112

4.2.1 Dữ liệu thử nghiệm.. 112

4.2.2. Kết quả thử nghiệm 112

4.2.3. Nhận xét về tỷ số nén,chất lượng nén... 115

KẾT LUẬN .. 118

1. Ứng dụng luận văn 118

2. Hướng phát triển cho tương lai . 119

TÀILIỆUTHAMKHẢO. 120

PHỤ LỤC.. 122

THUẬT NGỮ TIẾNG ANH . 122

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây do sự phát triển mạnh mẽ của Internet nên vấnđề truyền dữ liệu trên mạng đặc biệt là truyền ảnh và âm thanh được quan tâm. Do đó việc nén dữ liệu đặc biệt dữ liệu phim ảnh là cần thiết hơn bao giờ hết. Trong phạm vi luận văn này tôi tập trung vào việc nén dữ liệu video.

Đối với nén ảnh động, chuẩn MPEG(Moving Photographic Experts Group) đã được xác lập bởi ISO và IEC. Đây là một kỹ thuật nén ảnh động đã mang lại nhiều thành công. Nó có thể đạt tỷ lệ nén khá cao 10:1 mà mắt thường khó phân biệt được. Tuy nhiên đây vẫn chưa phải là tỷ lệ cao tối ưu.

Sự ra đời của Wavelet đã mở ra một công nghệ mới. Đó là chuẩn MJPEG2000. Sự ra đời của MJPEG2000 mở ra một tương lai mới cho kỹ thuật nén ảnh với những tính năng cao. Kỹ thuật Wavelet cũng được nghiên cứu trong nhiều phần mềm như Matlap...

Mục đích của luận văn này nhằm nghiên cứu một số phương pháp nén

ảnh động đang được quan tâm. Luận văn này được trình bày thành bốn chương và một phụ lục. Chương Một là tổng quan về nén ảnh động. Chương này giới thiệu một số chuẩn nén ảnh động là MPEG1,MPEG2,MPEG4 và MPEG7. Đồng thời cũng trình bày cấu trúc của video. Chương Hai trình bày phương pháp nén Scalable video. Chương này đề cập đến thuật toán LZC và3D-SPIHT. Chương Ba đi sâu vào nghiên cứu đối tượng mã hoá của video dựa

trên biến đổi Wavelet. Chương Bốn nêu khái quát cách thiết kế và cài đặt chương trình. Chương này mang tính chất minh hoạ cho những gì đã được trình bày ở các chương trước. Phần phụ lục nêu một số chương trình nguồn thông dụng viết trên Visual C + + 6. 0.

Do thời gian có hạn nên tôi chỉ mới nghiên cứu được phần nào trong kỹ thuật nén ảnh động do vậy chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và hiệu quả của PGS TS Hồ Anh Tuý đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Hà nội ngày 20/10/2005