Luận văn Nén ảnh động dùng wavelet nghành điện tử viễn thông

i m· ho¸ mÆt ph¼ng bit cho môc ®Ých ®iÒu khiÓn tèc ®é... ThuËt to¸n m· ho¸ mÆt ph¼ng bit 3D-EZBC sÏ ®−îc giíi thiÖu trong ch−¬ng sau. Luång bit m· ho¸ dïng cho øng dông phô thuéc tr¹ng th¸i ®Þnh d¹ng nÐn. Do tÊt c¶ c¸c khung trong cïng 1 nhãm ¶nh ®−îc xö lý vµ m· ho¸ ®ång thêi, nªn cÇn bé ®Öm khung Ng, ë ®©y Ng lµ sè khung cña nhãm ¶nh nh©n ®−îc. TrÔ lín nhÊt quan hÖ gi÷a 2 khung ®Çu cuèi 2Ng - 1 chu kú khung. Trong hÖ thèng gi¶i m·, ho¹t ®éng biÕn ®æi ng−îc ®−îc thùc hiÖn ng−îc l¹i ®Ó m· ho¸ mµ kh«ng cÇn bï chuyÓn ®éng. MÉu cña b¨ng con gi¶i m· ®−îc cÊu tróc bëi mÉu t−¬ng tù - phô thuéc vµo viÖc thùc hiÖn thuËt to¸n l−îng tö ho¸ trong bé gi¶i m· ¶nh EZBC. §iÒu ®¸ng nãi lµ kh«ng gièng nh− hÖ thèng m· ho¸ lai truyÒn thèng, bï vµ ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng trong h×nh 2.18 ®−îc h×nh thµnh trªn c¶ hai tÝn hiÖu ®Çu vµo gèc. M¹ch vßng ph¶n håi DPCM vµ c¸c quan hÖ kh¸c kh«ng ®−îc giíi thiÖu trong hÖ thèng m· ho¸ Video nµy. 2.2.3. B¨ng con m· ho¸ 3 chiÒu ThuËt to¸n m· ho¸ mÆt ph¼ng bit 3D-EZBC ®−îc më réng trùc tiÕp cña thuËt to¸n 2 chiÒu 2-D EZBC tíi c¸c khung riªng lÎ trong hÖ thèng b¨ng con 3 chiÒu m« t¶ trªn h×nh 2.5. C©y 1/4 ®Çu tiªn ®−îc thiÕt lËp cho b¨ng con riªng lÎ tõ khung nhËn ®−îc. Gi¸ trÞ cña nót c©y 1/4 Qk (i, j, t) t¹i vÞ trÝ (i, j, t), møc c©y 1/4 lµ l vµ b¨ng con k ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 72 ( ) ( ) ( ) ( ) ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎧ ⎫⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎪ ⎪⎡ ⎤ ⎨ ⎬⎣ ⎦ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎪ ⎪⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎩ ⎭ Q 0 (i, j,t) ∆ c (i, j,t)k k Q l -1 2i,2j,t ,Q l -1 2i,2j+1,t ,k kQ l (i, j,t) ∆maxk Q l -1 2i+1,2j,t ,Q l -1 2i+1,2j+1,tk k (2.13) víi ck (i, j, t) lµ gi¸ trÞ b¨ng con t¹i vÞ trÝ (i, j, t), víi b¨ng con thø k. Víi viÖc x©y dùng ®Ö quy c©y 1/4, nót ®Ønh cña c©y cã gi¸ trÞ biªn ®é lín nhÈt trong tÊt c¶ c¸c mÉutõ b¨ng con gièng nhau trong khung nhËn ®−îc. Nót ®Ønh cña c©y bao gåm LIN t¹i qu¸ tr×nh b¾t ®Çu cña mÆt ph¼ng bit. D÷ liÖu trªn mÆt ph¼ng ®−îc m· ho¸ tõ mÉu cã nghÜa lín nhÊt MSB ®Õn mÉu Ýt cã nghÜa nh©t LSB nhê kiÓm tra c¸c nót tõ LIN vµ tinh chØnh hÖ sè tõ LSP. Chóng ta cã thÓ thùc hiÖn gièng nh− trong m· ho¸ 2-D EZBC cho viÖcm· ho¸ entropy cña mÆt ph¼ng lÊy mÉu. Thñ tôc hoµn chØnh cã thÓ tãm t¾t nh− sau: §Þnh nghÜa • m (i, j, t): bit cã nghÜa nhÊt (MSB) cña nót (i, j, t). • Dk: ®é s©u cña c©y 1/4 cho b¨ng läc k. • Dmax: max{k}{Dk}. • K: tæng sè b¨ng con. • n: chØ sè cña mÆt ph¼ng bit th«ng qua hiÖn thêi, t−¬ng øng víi ng−ìng l−îng tö ho¸ 2n. • Sn (i, j, t): nót kiÓm tra cã nghÜa (i, j, t) ®èi diÖn víi ng−ìng 2n, ( ) ⎧⎨⎩ <∆ nÕu cßn l¹i 1 n m(i, j, t) S i, j, tn 0 Nót (hay ®iÓm ¶nh) (i, j, t) lµ cã ý nghÜa nÕu Sn (i, j, t) = 1, vµ kh«ng cã ý nghÜa trong tr−êng hîp cßn l¹i. • LINk[l]: danh s¸ch c¸c nót kh«ng cã nghÜa tõ møc l cña b¨ng con k. • LSPk: danh s¸ch c¸c ®iÓm ¶nh cã nghÜa tõ b¨ng con k. • CodeLIN (k, l): hµm xö lý nót kh« trong LINk[l]. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 73 • CodeLSP (k): hµm ®Þnh nghÜa l¹i c¸c hÖ sè. • CodeDescendants (k, l, i, j, t): hµm cho m· ho¸ cã nghÜa cña tÊt c¶ c¸c nót Qk[l] (i, j, t), dïng cho kiÓm tra møc ng−âng hiÖn thêi. C¸c b−íc m· ho¸ 1. Khëi t¹o ( ) ( ){ }0,0, t t k , l DkLIN lk cßn l¹i subbank⎧⎪⎨⎪⎩ ∀ ∈ =∆ Φ LSPk = φ ( ) ( ){ }n n log max c i, j, tmax 2 k⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦= ∆ 2. for l = 0: Dmax for k = 0: K - 1 - CodeLIN (k, l) 3. for k = 0: K - 1 - CodeLSP (k) NÕu (n > 0), gi¶m n quay l¹i b−íc 2. M· gi¶: CodeLIN (k, l) { for mçi nót (i, j, t) trong LINk[l] - M· ho¸ Sn (i, j, t) - NÕu (Sn (i, j, t) = 0) * Duy tr× phÇn cßn l¹i (i, j, t) trong LINk[l] - ng−îc l¹i * NÕu (l = 0), m· ho¸ bit dÊu cña ck (i, j, t) vµ thªm nót (i, j, t) tíi LSPk * ng−îc l¹i CodeDescendants (k, l, i, j, t) } §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 74 CodeDescendants (k, l, i, j, t) { for mçi nót (x, y, t) trong { (2i, 2j, t), (2i, 2j+1, t), (2i+1, 2j, t), (2i+1, 2j+1, t)} cña møc l-1 trong c©y 1/4, b¨ng k - M· ho¸ Sn (x, y, t) - NÕu (Sn (x, y, t) = 0), thªm nót (x, y, t) vµo LINk[l - 1] ng−îc l¹i -NÕu (l = 1), m· ho¸ bit dÊu cña ck (x, y, t) vµ thªm nót (x, y, t) vµo LSPk ng−îc l¹i CodeDescendants (k, l - 1, x, y, t) } CodeLSP (k) { for mçi ®iÓm ¶nh (i, j, t) trong LSPk - m· ho¸ bit n cña |ck (i, j, t)| } 2.2.4. Tû lÖ dßng bÝt m· ho¸ TiÕp theo chóng ta sÏ xem xÐt c¸ch nÐn luång bit m· ho¸ tõ bé m· ho¸ ®Ó cã thÓ ®¹t hiÖu qu¶ chu c¸c øng dông m· ho¸ Video thay ®æi. 2.2.4.1.HÖ thèng dßng bÝt Gièng nh− c¬ cÊu cña mÆt ph¼ng m· ho¸ b¨ng con 3 chiÒu/wavelet cña tÝn hiÖu Video víi tèc ®é chuyÓn ®éng cña khung. Trong tr−êng hîp nµy b¨ng §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 75 con läc 3 chiÒuchØ ra trªn h×nh 2.10, thêi gian ph©n tÝch Rt = 4 víi kh«ng gian ph©n tÝch Rs = 2, kÕt qu¶ lµ tÝn hiÖu Video ®−îc ph©n thµnh 5 b¨ng l−íi m¾t c¸o theo thêi gian vµ 3 b¨ng l−íi theo kh«ng gian minh ho¹ trªn h×nh 2.19. B¨ng con m· ho¸ ®−îc tiÒn l−îng tö ho¸ víi b−íc l−îng tö τ ®−îc gi¶i m· víi ph¹m vi l−îng tö ho¸ hiÖu qu¶ n2 . ,n n ,...,0maxτ = ∆ = , bëi mÆt ph¼ng gi¶i m· bit n. H×nh 2.19. TÇn sè ph©n gi¶i b¨ng con biÕn ®æi tÝn hiÖu Video 3-D trong hÖ thèng m· ho¸ Vieo Nhãm ¶nh riªng phôc vô cho ®¬n vÞ m· ho¸ c¬ b¶n cho viÖc h×nh thµnh ®iÒu khiÓn cña luång bit tû lÖ. Thø bËc cña líp bit m· ho¸ trong nhãm ¶nh ®−îc m« t¶ trªn h×nh 2.20. Trªn cïng cña hÖ thèng m· ho¸, chØ ra trªn H×nh 2.20 (a), mçi nhãm ¶nh m· ho¸ gåm 1 ®¬n vÞ luång bit ®éc lËp {PMV, PY, PU, PV}, ë ®©y PMV ký hiÖu luång bit cho tr−êng chuyÓn ®éng, vµ PY, PU, PV lµ hÖ sè b¨ng con ®¸p øng víi thµnh phÇn mµu Y, U, V cña tÝn hiÖu nguån Video. Luång bit chuyÓn ®éng PMV gåm luång bit nhá h¬n {PMV rt |rt =1, . . ., Rt} liªn quan tíi vect¬ m· ho¸ bï chuyÓn ®éng cho b¨ng läc bï chuyÓn ®éng trong biÓu ®å tû lÖ thêi gian rt, minh ho¹ trªn H×nh 2.20 (b). HÖ sè luång bit §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 76 PV ®−îc t¹o ra tõ sù lùa chän b¨ng con { 0, . . ., Rs } liªn quan tíi hÖ sè m· ho¸ b¨ng con tõ kh«ng gian tû lÖ (rt, rs) vµ thµnh phÇn mµu v ∈ {Y, U, V }, minh ho¹ trªn H×nh 2.19 vµ 2.20 (c). Trong tÊt c¶ c¸c luång bit con ,t s v r rP ®−îc m· ho¸ tõ MSB ®Õn LSB vµ mçi mÆt ph¼ng bit n th«ng qua sÏ ®−îc ph©n chia thµnh c¸c mÆt ph¼ng bit con l. Líp hÖ thèng cho hÖ sè luång bit b¨ng con ,t s v r rP ®−îc cung cÊp trªn H×nh 2.20 (d), ë ®©y ,t sr rK lµ sè b¨ng con tû lÖ (rt, rs) vµ Dmax vµ nmax ®Þnh nghÜa trong môc 2.2.3. Dmax = 9; nmax = 12 (víi ∆ = §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 77 1) lµ tham sè ®iÓn h×nh cho ph©n gi¶i SIF (môc 2.5). H×nh 2.20. Líp hÖ thèng file luång bit ph¸t sinh trong hÖ thèng m· ho¸ Video scalable EZBC. (a) §Ønh hÖ thèng. (b) Lùa chän luång bit con chuyÓn ®éng (c) Lùa chän hÖ sè luång bit con cho thµnh phÇn mµu v. (d) Líp hÖ thèng cho luång bit con quan hÖ ®Õn kh«ng gian tû lÖ (rt, rs). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 78 2.2.4.2. Lùa chän dßng bÝt m· ho¸ vµ truyÒn dÉn Gièng nh− thuËt to¸n m· ho¸ mÆt ph¼ng bit 2 chiÒu 2-D EZBC, chó ý ®Æc biÖt nhËn ®−îc cho m« h×nh hÖ sè b¨ng con 3 chiÒu trong hÖ thèng m· ho¸ Video v× thÕ luång bit ph©n gi¶i thÊp h¬n cã thÓ gi¶i m· mµ kh«ng cÇn ph©n gi¶i b¨ng con ë møc cao h¬n. Luång bit b¨ng con trªn H×nh 2.20 ®−îc m· ho¸ theo tõ m· s« häc ®éc lËp vµ ®−îc ®−a vµo ®Þa chØ ho¸ trong 1 file. KÕt qu¶ lµ chóng ta cã thÓ chän bÊt kú thµnh phÇn v mµu nµo cña tÝn hiÖu Video m· ho¸ kh«i phôc l¹i trong sù ph©n gi¶i kh«ng gian kh¸c nhau, tèc ®é khung vµ møc chÊt l−îng, (R’t, R’s, Qn’), nhê sù lùa chän ®¬n vÞ m· ho¸ { },, max, 0 ' ,0 ' , 't t sMV v nr r r t t s sP P r R r R n n n≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ . Víi nhãm 8 tÇn sè ph©n chia trong c¶ kh«ng gian vµ thêi gian, viÖc ph©n gi¶i tÝn hiÖu Video gi¶i m· (tèc ®é khung vµ kÝch th−íc ¶nh) cho phÐp chia tû lÖ bëi luü thõa 2 trong khu«n d¹ng c¸c tham sè. Cung cÊp víi luång bit m· ho¸ nhê kh¶ n¨ng dù ®o¸n héi tô tèt, tèc ®é m· ho¸ ®−îc thùc hiÖn liªn tôc. Ba thµnh phÇn mµu cã thÓ nÐn l¹i l¹i hoÆc bÞ lo¹i bá khi kho dù tr÷ bit rÊt thÊp. Víi kh¶ n¨ng mÒm dÎo cña luång bit, hÖ thèng m· ho¸ cña chóng ta lµ lý t−ëng cho m«i tr−êng øng dông hçn hîp, n¬i mµ m¹ng bao gåm c¸c b¨ng th«ng kh¸c nhau vµ hÖ thèng ®Çu cuèi víi ®é phøc t¹p kh¸c nhau. Víi øng dông server-client nh− m· ho¸ Video trªn Internet, luång bit ®¬n trong hÖ thèng cã thÓ co d·n theo sù thay ®æi b¨ng th«ng kh¸c nhau cña kªnh vµ giíi h¹n cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi. TruyÒn h×nh qu¶ng b¸ vµ héi nghÞ ®a ®iÓm cã −u ®iÓm khi sö dông hÖ thèng nµy. Thay v× göi rÊt nhiÒu luång bit tõ cïng 1 nguån Video víi bé g¶i m· chuyªn dông (gäi lµ simulcast), chóng ta chØ cÇn truyÒn luång bit m· ho¸ ®¬n th«ng qua toµn m¹ng (gäi lµ multicast). MÊt m¸t do d− thõa gi÷a c¸c luång bit cã thÓ gi¶m thiÓu. Trong tr−êng hîp nµy, luång bit m· ho¸ nÐn cã §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 79 kh¶ n¨ng thÝch nghi víi viÖc tiÕp cËn ®a líp nh− h×nh 2.21, ë ®©y bé nhËn cã 3 møc ®é phøc t¹p kh¸c nhau. Th«ng tin sai kh¸c gi÷a líp c¬ së (ký hiÖu lµ BL trong h×nh 2.21) vµ nguån Video ban ®Çu ®−îc chøa trong líp t¨ng c−êng (ký hiÖu lµ EL0 vµ EL1 trong h×nh 2.8) vµ luång bit m· ho¸ líp thÊp h¬n ®−îc chia sÎ cao víi ng−êi sö dông ®Çu cuèi. Trong chiÕn l−îc ph¸t thanh truyÒn thèng, truyÒn th«ng trªn m¹ng ®−îc gi¶m bít cho hÕt nèi A trªn h×nh 2.16. H×nh 2.21. Minh ho¹ viÖc tiÕp cËn ®a truyÒn thanh ®a líp trong Video Mét vÝ dô kh¸c, luång bit m· ho¸ Video cã thÓ øng dông cho qu¶ng b¸ Video sö dông bé nhËn - ®iÒu khiÓn ®a líp (RLM) nghiªn cøu bëi McCanne minh ho¹ trªn h×nh 2.17. Trong l−îc ®å nµy, líp bit m· ho¸ t¨ng c−êng cho ph©n gi¶i ®−îc truyÒn th«ng qua kªnh ph©n chia. Ng−êi sö dông cuèi cïng cã thÓ lùa chon gia nhËp hoÆc rêi bá nhãm. Trong vÝ dô minh ho¹ h×nh 2.22, 5 luång bit ph¸t thanh qu¶ng b¸ tõ nguån Video ®−îc cung cÊp cho gi¶i m· trong 2 kh«ng gian ph©n gi¶i, hai tèc ®é khung, vµ 2 møc l−îng tö. Nh− ®· chøng minh, luång bit m· ho¸ ®¬n trong §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 80 tr−êng hîp nµy cã thÓ phôc vô cho 4 ng−êi sö dông ®Çu cuèi víi ®Þnh d¹ng nÐn kh¸c nhau sö dông nguån Video. H×nh 2.22. Minh ho¹ scalable Video cho ®a truyÒn thanh Tr¸i víi viÖc h×nh thµnh b¨ng con/h×nh kim tù th¸p – c¬ së cña thuËt to¸n ®a ph©n gi¶i trong tµi liÖu nµy, hÖ thèng trong t−¬ng lai cung cÊp chÊt l−îng/tèc ®é mong muèn cho øng dông m¹ng. Bªn c¹nh ®ã chÊt l−îng gi¶i m· cho ph©n gi¶i kh«ng gian thêi gian kh«ng yªu cÇu b¾t buéc vÒ thêi gian m· ho¸ ngay khi yªu cÇu chÊt l−îng Video d−íi møc cao nhÊt cung cÊp bëi lußng bit l−u tr÷. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 81 2.2.5. KÕt qu¶ thùc nghiÖm ThuËt to¸n nÐn Video ®−îc thùc hiÖn trªn c¸c phÇn mÒm. Video dïng ®Ó thö nghiÖm lµ Mobile Calendar, Flower Garden, Football vµ b¶ng Tennis trong ph©n gi¶i SIF. 2.2.5.1. So s¸nh víi m· ho¸ Nonscalable Chóng ta sÏ so s¸nh thuËt to¸n IMC3D-EZBC víi chuÈn m· ho¸ nonscalable MPEG-2. Tham sè miªu t¶ trong ch−¬ng tr−íc ®−îc chän cho kÕt qu¶ m· ho¸ MPEG-2. B¶ng 2.13 cung cÊp hiÖu suÊt PSNR trung b×nh cho m· ho¸ thµnh phÇn mµu liªn tiÕp Mobile Calendar, Flower Garden vµ Football t¹i tèc ®é bit m· ho¸ 0.73, 1.2, vµ 2.4 Mbps. Chóng ta cã thÓ chØ ra chuÈn MPEG-2 bëi 0.8–4.0 dB trong viÖc cung cÊp c¸c ®Æc tÝnh ®a tèc ®é. Gièng nh− kÕt qu¶ quan s¸t trªn h×nh 2.22 cho thµnh phÇn x¸m cña Video m· ho¸ Mobile Calendar. B¶ng 2.5. So s¸nh hiÖu suÊt trung b×nh PSNR cña MPEG-2, IMC3D-FSSQ, vµ IMC3D-EZBC (in dB) H×nh 2.22. HiÓn thÞ thµnh phÇn chãi cña ¶nh kh«i phôc §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 82 th«ng qua bé m· ho¸ IMC3D-EZBC vµ MPEG-2 t¹i tèc ®é bit 0.73, 1.2, 2.4 vµ 4.8 Mbps. Chóng ta còng chØ ra thµnh phÇn chãi cña ¶nh gèc trªn h×nh 2.22. H×nh 2.22 minh ho¹ ph¹m vi bit cã thÓ kÕt hîp bëi bé m· ho¸ IMC3D-EZBC. H×nh 2.22. So s¸nh Y-PSNR t−¬ng øng víi ph¹m vi bit, Mobile Calendar. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 83 2.2.5.2. So s¸nh m· ho¸ LZC vµ 3D-SPIHT H×nh 2.23. So s¸nh thµnh phÇn chãi cña ¶nh tõ khung 001 cña bé gi¶i m· liªn tiÕp Mobile Calendar t¹i tèc ®é bit 0.73, 1.2, 2.4, vµ 4.8 Mbps (tõ trªn xuèng d−íi) víi MPEG-2 (bªn tr¸i) vµ IMC3D-EZBC (bªn ph¶i). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 84 H×nh 2.24. Thµnh phÇn chãi cña ¶nh gièng nhau trªn h×nh 2.23 tõ khung 001 cña ¶nh gèc Mobile Calendar. B¶ng 2.6: So s¸nh PSNR cho 3 bé m· ho¸ LZC, 3DSPIHT, vµ IMC3D-EZBC t¹i tèc ®é bit kh¸c nhau t¹i møc x¸m cña chuçi ¶nh kiÓm tra §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 85 H×nh 2.25: So s¸nh PSNR cho møc x¸m cña Flower Garden IMC3D-EZBC còng ®−îc so s¸nh víi 2 tèc ®é cña bé m· ho¸ Video 3D-SPIHT vµ LZC. Víi LZC, chóng ta thiÕt lËp c©u tróc file sö dông 9 b¨ng läc cña Adelson cho b¨ng läc kh«ng gian, khung cho mçi khèi truyÒn dÉn F = 32. B¶ng 2.6 tãm t¾t gi¸ trÞ trung b×nh PSNR cho møc x¸m m· ho¸ cña Video kiÓm tra Mobile Calendar, Flower garden, vµ b¶ng Tennis at bitrates 0.6, 1.2, and 2.4Mbps. Kh«ng bï chuyÓn ®éng, 3D-SPIHT chØ ra h×nh thøc kÐm trªn Mobile Calendar vµ Flower Garden, c¶ 2 clips víi sù chuyÓn ®éng lín. Gi¸ trÞ trung b×nh PSNR cho møc x¸m m· ho¸ cña Flower Garden trong ph¹m vi tèc ®é réng r·i ®−îc miªu t¶ trªn h×nh 2.133. KÕt qu¶ m· ho¸ chØ ra trong B¶ng 2.6 vµ h×nh 2.25 cho bé m· ho¸. ChÊt l−îng thÞ gi¸c cho cÊu tróc khung ®−îc ®¸nh gi¸ trong h×nh 2.26.¶nh kh«i phôc cho thuËt to¸n 3D-SPIHT xuÊt hiÖn chËp chênkhi dïng b¨ng läc thêi gian. ¶nh h−ëng nµy suy gi¶m trong LZC víi bï chuyÓn ®éng toµn côc. H×nh 2.27 cung cÊp khung Y-PSNR kÕt qu¶ cña bé m· ho¸ (IMC3D- §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 86 EZBC) cho ¶nh liªn tiÕp Mobile Calendar t¹i tèc ®é bit kh¸c nhau víi c¸c phiªn b¶n kh«ng bbï chuyÓn ®éng (3D-EZBC). H×nh 2.26. So s¸nh ¶nh cÊu tróc bëi 3 bé m· ho¸ 3D-EZBC, LZC vµ SPIHT, khung 001 cña møc x¸m Flower Garden t¹i 1.2 Mbps. Gi¸ trÞ trung b×nh PSNRs cho toµn bé chuçi ¶nhghi trong B¶ng 2.6. Trªn cïng bªn tr¸it: ¶nh gèc. Trªn cïng bªn ph¶i: 3D-SPIHT (23.28dB). D−íi cïng bªn tr¸i: LZC (25.11 dB). D−íi cïng bªn ph¶i: IMC3D-EZBC (24.32 dB). 2.2.5.3. M· ho¸ tèc ®é ®a ph©n gi¶i Môc nµy giíi thiÖu kÕt qu¶ ®a ph©n gi¶i ®a tèc ®é m· ho¸ sö dông thuËt to¸n trong môc 2.2.4. Víi chuçi ¶nh kiÓm tra (trong ph©n gi¶i SIF), hÖ thèng cã thÓ hç trî gi¶i m· khung t¹i tèc ®é 30, 15, 7.5, 3.75 hoÆc 1.875 fps, vµ kh«ng gian ph©n gi¶i 352 x 240 hoÆc 176 x 120 pixels. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 87 Trªn h×nh 2.28, chóng ta chØ ra khung ®Çu tiªn tõ Video kh«i phôc Mobile Calendar t¹i tèc ®é bit m· ho¸ trung b×nh 0.505 bit/pixel (bpp) cho tÊt c¶ c¸c møc ph©n gi¶i hç trî theo kh«ng gian vµ thêi gian. Gi¸ trÞ trung b×nh PSNR ®−îc lËp trªn b¶ng 2.7. H×nh 2.27. So s¸nh tõng khung Y-PSNR cña EZBC víi (IMC3D-EZBC) vµ kh«ng bï chuyÓn ®éng (3D-EZBC) cho m· ho¸ Mobile Calendar t¹i tèc ®é bit 2.4, 1.2, 0.6, 0.3 Mbps. Trong b¶ng 2.8, chóng ta hiÓn thÞ líp byte cña nhãm ¶nh ®Çu tiªn cho thµnh phÇn chãi cña luång bit m· ho¸ trong b¶ng 2.7. øng dông phæ biÕn miªu t¶ trªn h×nh 2.8 víi møc ph©n gi¶i “t-LL”, “t-L” vµ “Full”, luång bit m· ho¸ ë ®©y cã thÓ gi¶m t¾c nghÏn trªn ®−êng truyÒn th«ng qua tèc ®é 960.0 Kbps (640.0 Kbps + 320.0 Kbps) cho kÕt nèi A. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 88 B¶ng 2.7. Gi¸ trÞ trung b×nh PSNR (dB) cho m· ho¸ ®a ph©n gi¶i cña Mobile Calendar víi møc ®é ph©n gi¶i kh«ng gian thêi gian vµ tèc ®é m· ho¸ 0.505 bpp. B¶ng 2.8. Bè trÝ byte cña nhãm ¶nh ®Çu tiªn cho thµnh phÇn chãi cña luång bit tû lÖ trong b¶ng2.7. TÇn sè ph©n chia ®¸p ønghiÓn thÞ trªn h×nh 2.27. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 89 H×nh 2.28, 2.29, vµ 2.30 chØ ra khung ®Çu tiªn tõ bé gi¶i m· Flower Garden liªn tiÕp t¹i tèc ®é bit 800, 200, vµ 50 Kbps. H×nh 2.28. Khung ®Çu tiªn cña chuçi ¶nh kh«i phôc Mobile Calendar t¹i møc ph©n gi¶i theo kh«ng gian vµ thêi gian thay ®æi vµ gi¶i m· t¹i tèc ®é bit 0.505 bpp. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 90 H×nh 2.29. Thùc hiÖn ph©n chia tÇn sè theo b¶ng 2.8. B¶ng 2.9. So s¸nh PSNR (dB) cña IMC3D-EZBC cã vµ kh«ng cã ph©n gi¶i tû lÖ, Football. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 91 H×nh 2.30. Khung ®Çu tiªn tõ chuçi ¶nh kh«i phôc Flower Garden víi møc ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau, t¹i tèc ®é 800 Kbps. CÆp chØ sè d−íi ®©y Y-PSNR cho khung ®Çu tiªn vµ gi¸ trÞ trung b×nh Y-PSNR cho toµn bé chuçi ¶nh. (a) §Ønh bªn tr¸i: Ph©n gi¶i toµn bé, (27.88 dB, 26.25 dB). (b) §Ønh bªn ph¶i: t-L, (24.67 dB, 27.76 dB). (c) D−íi cïng bªn tr¸i: t-LL, (32.57 dB, 30.83 dB). (d) D−íi cïng bªn ph¶i: t-LLL, (34.23 dB, 37.30dB). 2.2.6. Tãm t¾t vµ kÕt luËn Ch−¬ng nµy giíi thiÖu hÖ thèng m· ho¸ Video b¨ng con 3 chiÒu/wavelet IMC3D-EZBC. §Çu tiªn chóng ta kh¸i qu¸t l¹i c¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ hiªn thêi nh− chuÈn MPEG-2 vµ H.263+, víi viÖc kÕ thõa næi bËt cña FGS trong MPEG-4. Chóng ta còng ®Ò cËp ®Õn nh÷ng h¹n chÕ cña ph−¬ng ph¸p DPCM. §Ó tr¸nh ®Ö quy trong cÊu tróc m· ho¸, chóng ta ®Ò xuÊt ph−¬ng ph¸p m· ho¸ §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 92 míi dùa trªn c¬ së b¨ng läc 3-D. HiÖu qu¶ cña thuËt to¸n nÐn ¶nh EZBC ®−îc më réng víi 3 tham sè cho kÕt qu¶ m· ho¸ theo thêi gian kh«ng gian. Mét vµi ®Æc tÝnh cña EZBC nh− hiÖu qu¶ nÐn, ®¬n gi¶n vµ tû lÖ SNR vÉn ®−îc duy tr×. Chóng ta còng ®Ò cËp ®Õn viÖc so s¸nh chuçi Video thùc hiÖn LZC vµ 3D-SPIHT. KÕt qu¶ h×nh thµnh khi chuyÓn ®éng víi tèc ®é cao trong Video. H×nh 2.31. Khung ®Çu tiªn tõ chuçi ¶nh kh«i phôc Flower Garden víi møc ph©n gi¶i kh¸c nhau víi tèc ®é 200 Kbps. Bè trÝ ¶nh ®−îc m« t¶ trong h×nh trªn cïng. CÆp Y-PSNR cho khung ®Çu tiªn vµ gi¸ trÞ trung b×nh Y-PSNR cho toµn bé chuçi ¶nh. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 93 • Ph©n gi¶i ®Çy ®ñ: (22.70 dB, 21.14 dB). • Ph©n gi¶i t-LL: (24.58 dB, 23.16 dB). • Ph©n gi¶i t-LLLL: (30.84 dB, 24.87 dB). • Ph©n gi¶i s-LL: (27.74 dB, 24.77 dB). • Ph©n gi¶i t-L-s-LL: (24.02 dB, 25.69 dB). • Ph©n gi¶i t-LL-s-LL: (31.04 dB, 27.22 dB). • Ph©n gi¶i t-LLs- LL: (35.04 dB, 30.83 dB). H×nh 2.32. Khung ®Çu tiªn tõ chuçi m· ho¸ FlowerGarden víi møc ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau, tèc ®é 50 Kbps. CÆp Y-PSNR cho khung ®Çu tiªn vµ gi¸ trÞ trung b×nh Y-PSNR cho toµn chuçi ¶nh. (a) §Ønh trªn cïng bªn tr¸i: t-LL, (13.03 dB, 17.56 dB). (b) §Ønh trªn cïng bªn ph¶i: t-LLLL, (22.79 dB, 21.93 dB). (c) §Ønh d−íi cïng bªn tr¸i: t-LL-s-LL, (20.48 dB, 20.05 dB). (d) §Ønh trªn cïng, phÝa gi÷a: t-LLL-s-LL, (24.21 dB, 22.95 dB). (e) §Ønh trªn cïng bªn ph¶i: t-LLLL-s-LL, (23.09 dB, 22.131 dB). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 94 §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 95 Ch−¬ng 3 §èi t−îng-c¬ së m· ho¸ SCALABLE Trong nh÷ng n¨m g©n ®©y, ngµnh c«ng nghiÖp gi¶i trÝ, m¸y tÝnh, viÔn th«ng ph¸t triÓn nhanh chãng ®· t¹o ra sù quan t©m rÊt lín trong c¸c øng dùng phim ¶nh gäi chung lµ ®a truyÒn th«ng. Xu h−íng nµy cµng t¨ng nhanh do nhu cÇu sö dông World Wide Web (WWW) trªn Internet. Trong hÖ thèng m· ho¸ ¶nh vµ Video sè, mét bøc tranh ®−îc giíi thiÖu nh− lµ m¶ng ®iÓm ¶nh h×nh ch÷ nhËt vµ ®−îc xö lý m· ho¸. Theo ®ã th× chØ khung c¬ b¶n míi ®−îc xö lý. Ng−êi sö dông kh«ng thÓ truy cËp hoÆc ®iÒu khiÓn ®èi t−îng trªn mµn h×nh khi mµ ch−a gi¶i m·. Cã mét gi¶i ph¸p ®−îc cung cÊp bëi l−îc ®å m· ho¸ ®èi t−îng Video. H×nh 3.1 ®· chØ ra s¬ ®å chung cña hÖ thèng m· ho¸ ®èi t−îng Video. Ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn cho m· ho¸ ®ã lµ xem xÐt tÝn hiÖu Video khi ph©n tÝch l−îc ®å Video trong m¾t ng−êi. §èi t−îng Video VO ®−îc m· ho¸ ®éc lËp vµ cã thÓ kh«i phôc l¹i tõ luång bit. Ng−êi sö dông cã thÓ t¸c ®éng tíi bé m· ho¸, hoÆc lµ ph©n bè ®iÒu khiÓn m· ho¸ trong tr−êng hîp tèc ®é bit ®−îc ®iÒu khiÓn kh¸c nhau hoÆc lµ t¸c ®éng ®a thµnh phÇn nhê thay ®æi c¸c tham sè nh− lµ c¸c thµnh phÇn ng÷ c¶nh. Trong tr−êng hîp kh«ng cã kªnh ph¶n håi hay khi luång bit tån t¹i, ng−êi sö dông cã thÓ gi¶i m· bëi viÖc s¾p xÕp vÞ trÝ cña VO hoÆc yªu cÇu ®a kªnh. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 96 H×nh 3.1: S¬ ®å khèi chung cña hÖ thèng m· ho¸ ®èi t−îng Video Víi môc ®Ých cung cÊp kü thuËt chuÈn trong l−u tr÷, truyÒn dÉn vµ ®iÒu khiÓn tèc ®é t¹i m«i tr−êng d÷ liÖu phim ¶nh, nhãm chuyªn gia vÒ ¶nh Moving Picture Expert Group (MPEG) ®· ®Ò xuÊt kü thuËt m· ho¸ ®èi t−îng Video nh− lµ h¹t nh©n trong chuÈn MPEG-4. øng dông ¶nh ¶o bao gåm c¬ së kh«i phôc vµ l−u tr÷, tiÒn xö lý tinh vi tr−êng quay, vµ luång Video trªn Internet/ Intranet. Trong luËn v¨n nµy, ta sÏ ph¸t triÓn thuËt to¸n dùa trªn ®èi t−îng m· ho¸ ¶nh ®−îc më réng cña EZBC. L−îc ®å míi nµy cã thÓ lµm viÖc nh− lµ mét c«ng cô m· ho¸ trong hÖ thèng ®èi t−îng m· ho¸ Video. Do luång bit cho ¶nh vµ Video ®−îc t¹o ra ®éc lËp, ®−êng nÐt g©y ra bëi c¸c yÕu tè kh«ng tù nhiªn trong mËt ®é ¶nh däc theo biªn cña ®èi t−îng th−êng g©y nhiÔu khi xem §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 97 xÐt trong øng dông ®èi t−îng m· ho¸. §iÒu nµy sÏ ®−îc ph©n tÝch trong ch−¬ng tiÕp theo. PhÇn cßn l¹i ®−îc cÊu tróc nh− sau: • Môc 3.2: NÒn t¶ng cña ®èi t−îng m· ho¸. • Môc 3.3: H×nh thøc cña thuËt to¸n m· ho¸ míi. • Môc 3.4: Tãm t¾t ch−¬ng. 3.1. §èi t−îng c¬ b¶n - C¬ së m· ho¸ 3.1.1 MÆt ph¼ng ®èi t−îng Video Trong chuÈn MPEG-4, ®èi t−îng Video trong chuçi phim ¶nh mang l¹i cho ng−êi sö dông quyÒn truy cËp chØnh söa. Thêi gian lÊy mÉu cña ®èi t−îng Video ®−îc gäi lµ mÆt ph¼ng Video (VOP’s). Khung Video bao gåm tÊt c¶ c¸c nhãm ¶nh tõ ®èi t−îng Video trong phim ¶nh nhËn ®−îc. Kh¸i niÖm chung ®−îc minh ho¹ trªn h×nh 3.2. ë ®©y cã 3 mÆt ph¼ng Video (bao gåm c¶ c¬ së) t¹o thµnh h×nh ¶nh hîp nhÊt. Chóng ta chó ý r»ng l−îc ®å m· ho¸ ®èi t−îng nµy gi¶m thiÓu so víi m· ho¸ tõng khung truyÒn thèng khi toµn bé chuçi ¶nh ®−îc xem nh− lµ 1 ®èi t−îng Video ®¬n lÎ. Th«ng tin vÒ thµnh phÇn ¶nh ®−îc chøa trong mÆt ph¼ng alpha, cÊu tróc ®−îc sö dông réng r·i trong tÝnh to¸n ®å ho¹ cho miªu t¶ phim ¶nh. Trong mÆt ph¼ng nhÞ ph©n alpha, ‘0’ x¸c ®Þnh ®iÓm ¶nh trong suèt vµ ‘1’ ký hiÖu cho ®iÓm ¶nh ®ôc. Mçi nhãm ¶nh ®−îc chØ ®Þnh cho mÆt ph¼ng alpha x¸c ®Þnh ®èi t−îng Video t−¬ng øng, ®−îc thÓ hiÖn hoÆc Èn ®i t¹i h×nh ¶nh kÕt hîp trong cïng 1 thêi gian. Mét møc ®é Video trung gian trong suèt cho phÐp sö dông mÆt ph¼ng x¸m tû lÖ alpha, víi 8 bits/pixel. KÕt qu¶ lµ c−êng ®é ¶nh ghÐp lai nhËn ®−îc bëi: §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 98 [ ] [ ] [ ] 0 , , . , N c i j j I m n m n I m nα = =∑ (3.1) ë ®©y N lµ sè ®èi t−îng Video, vµ [ ],j m nα vµ Ij [m, n] lµ mÆt ph¼ng alpha vµ c−êng ®é ¶nh cña ®èi t−îng Video j. H×nh 3.2. VÝ dô ¶nh ghÐp hîp bao gåm 3 mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video (mçi mÆt ph¼ng x¸c ®Þnh bëi 1 thµnh phÇn mµu). Víi mÆt ph¼ng alpha, th«ng tin ®iÒu khiÓn ®èi t−îng Video trong h×nh 3.1 cã thÓ ®¸p øng bëi thuËt to¸n vÕt ®èi t−îng on hoÆc off, dùa trªn mét vµi kü thuËt ph©n ¶nh/chuyÓn ®éng. Hoµn toµn ®óng ®¾n khi cho r»ng ®èi t−îng Video ®−îc t¹o ra hoÆc tån t¹i nh− tiªu ®Ò ti vi/ phim ¶nh vµ ®å ho¹ m¸y tÝnh. L−îc ®å ph©n tÝch h×nh (3.1) cung cÊp kiÕn tróc phæ biÕn cho kÕt hîp gi÷a thuéc tÝnh tù nhiªn vµ nh©n t¹o cña ®èi t−îng Video. 3.1.2. C«ng cô m· ho¸ cho ®èi t−îng Video Mét nhãm ¶nh h−íng ®èi t−îng ®−îc miªu t¶ bëi h×nh d¹ng, thµnh phÇn mµu vµ th«ng tin chuyÓn ®éng. ThuËt to¸n khèi thÝch hîp tiªu chuÈn cho ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng cã thÓ më réng cho m· ho¸ h−íng ®èi t−îng Video trªn c¬ së khèi biªn boundary blocks, nh− chuÈn MPEG-4. 3.1.2.1. §Þnh d¹ng m∙ ho¸ Kü thuËt m· ho¸ theo h×nh d¹ng ®−îc dïng ®Ó giíi thiÖu th«ng tin mÆt ph¨ng alpha. ThuËt to¸n m· ho¸ h×nh d¹ng chung cã thÓ øng dông trùc tiÕp cho mÆt ph¼ng nhÞ ph©n. Víi mÆt ph¼ng alpha cã tû lÖ x¸m m· ho¸, chóng ta §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 99 cã thÓ m· ho¸ tÝn hiÖu hç trî sö dông bé m· ho¸ nhÞ ph©n ch÷ nhËt nhê gi¸ trÞ m· ho¸ trong suèt bªn trong ®èi t−îng dùa trªn c¬ së kÕt cÊu bé m· ho¸. T−¬ng tù nh− øng dông nÐn ¶nh truyÒn thèng, m· ho¸ h×nh d¹ng cã thÓ cã tæn thÊt hoÆc tæn thÊt rÊt Ýt. M· ho¸ b¶n ®å bit hoÆc chuçi m· ho¸ lµ hai ph−¬ng ph¸p phæ biÕn cho nÐn ®Þnh d¹ng Ýt tæn hao. Trong b¶n ®å bit m· ho¸(mét trong c¸c chuÈn MPEG-4), ranh giíi khèi gåm ®Çy ®ñ mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video ®· ®−îc ®Þnh nghÜa. MÆt ph¼ng bit x¸c ®Þnh phÇn ®ôc (d¹ng nhÞ ph©n) cña ®iÓm ¶nh riªng lÎ trong ranh giíi khèi hîp ®−îc m· ho¸ entropy. Trong chuçi m· ho¸, tÊt c¶ ranh giíi ®iÓm ¶nh tõ ®èi t−îng ®−îc ph¸t hiÖn däc theo ®−êng viÒn ®èi t−îng. Thay ®æi quan hÖ trùc tiÕp (®i tõ ®iÓm nµy ®Õn ®iÓm kh¸c) lµ th«ng tin yªu cÇu m· ho¸. CÊu tróc l¹i h×nh ¶nh chÝnh x¸c cña mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video nh»m môc ®Ých gi¶m gi¸ cña bit trong m· ho¸ theo h×nh d¹ng cã tæn hao. ThuËt to¸n nÐn h×nh d¹ng cã tæn hao bao gåm tÝnh xÊp xØ h×nh häc, miªu t¶ Fourier vµ tiÒm Èn viÖc m· ho¸. 3.1.2.2. CÊu tróc m∙ ho¸ Khèi truyÒn thèng vµ b¨ng con biÕn ®æi cho øng dông m· ho¸ ¶nh ®−îc thùc hiÖn cho tÝn hiÖu trong h×nh ch÷ nhËt. Trong tr−êng hîp nµy, DCT ®−îc thiÕt lËp trong chuÈn m· ho¸ quèc tÕ th−êng lµ khèi 8 x 8. BiÕn ®æi DWT ®−îc h×nh thµnh cho toµn bé ¶nh. Mét vµi thuËt to¸n ®−îc ®Ò cËp trong luËn v¨n nh»m t¨ng hiÖu qu¶ biÕn ®æi cÊu tróc h×nh d¹ng tÝn hiÖu cho ®èi t−îng - c¬ së m· ho¸. ThuËt to¸n ®Öm rÊt ®¬n gi¶n vµ ®−îc giíi thiÖu trong luËn v¨n. Víi c¸ch tiÕp cËn nh− trªn, ®−êng viÒn khèi tõ h×nh d¹ng tuú ý cña mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video ®−îc ®Öm trong ph¹m vi khèi. Nã ®−îc sö dông trong chuÈn MPEG-4 sö dông DCT vµ trong OWT (Object Wavelet Transform). Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p nµy t¹o ra nhiÒu mÉu tÝn hiÖu ®Ó m· ho¸ sau khi biÕn ®æi, do ®ã nã kh«ng hiÖu qu¶ trong nÐn. C«ng cô m· ho¸ xem biªn ®èi t−îng nh− lµ kÕt qu¶ tÝn hiÖu ®Öm. H×nh d¹ng thÝch nghi DCT (SA-DCT) §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 100 minh ho¹ trªn h×nh 3.3 lµ mét l−îc ®å phæ biÕn kh¸c cña ®èi t−îng vµ ®−îc chän trong chuÈn MPEG-4 phiªn b¶n 2. §Æc tÝnh −u viÖt cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ nã hÖ sè biÕn ®æi chÝnh x¸c gièng nh− ®Çu vµo. Tuy nhiªn ®Æc tÝnh thèng kª cña hÖ sè theo chiÒu ngang ®−îc thay ®æi bëi mét hÖ sè ho¹t ®éng minh ho¹ trªn h×nh 3.3 (b). §iÒu nµy cã thÓ lµm gi¶m hiÖu qu¶ truyÒn theo chiÒu ngang. ThuËt to¸n t−¬ng tù ®−îc ph¸t triÓn cho biÕn ®æi wavelet thÝch nghi - Adaptive Wavelet Transforms (SAWT). MiÒn kh¸c- c¬ së biÕn ®æi wavelet RBDWT víi ®Æc tÝnh ®iÓn h×nh sÏ ®Ò cËp ®Õn trong môc 3.2. 3.2. §èi t−îng-C¬ së m· ho¸ sö dông EZBC Trong môc nµy chóng ta sÏ ph¸t triÓn thuËt to¸n m· ho¸ EZBC nh»m t¨ng hiÖu qu¶ trªn ®èi t−îng - c¬ së m· ho¸ ¶nh. ThuËt to¸n ®−a ra cã thÓ øng dông trªn c¬ cÊu m· ho¸ mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video VOP - c¬ së cña hÖ thèng m· ho¸ Video. §Çu tiªn chóng ta cung cÊp tæng quan vÒ hÖ thèng. Cèt lâi cña thuËt to¸n, ®èi t−îng - c¬ së m· ho¸ mÆt ph¼ng bit EZBC, sÏ ®−îc ®Ò cËp chi tiÕt trong môc sau. H×nh 3.3. C¸c b−íc thùc hiÖn SA-DCT. §iÓm ¶nh t−¬ng ®−¬ng vïng x¸m, ®ã lµ mÉu bªn trong cña ®èi t−îng. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 101 3.2.1. Tæng quan §èi t−îng ®Ò xuÊt - c¬ së cña hÖ thèng m· ho¸ ¶nh EZBC (OB-EZBC) biÓu thÞ trªn h×nh 3.4 (a). Bé m· ho¸ chÊp nhËn ®èi t−îng ¶nh, ký hiÖu bëi VOP’s, nh− lµ ®Çu vµo vµ m· ho¸ chóng riªng lÎ. §Çu vµo cña mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video cã thÓ tån t¹i trùc tiÕp bëi øng dông cña mét vµi thuËt to¸n ph©n chia. Gi¶ thiÕt r»ng mÆt ph¼ng alpha kÕt hîp víi mÆt ph¼ng ®èi t−îng Video riªng lÎ ®−îc l−îng tö ho¸ sang d¹ng nhÞ ph©n. V× thÕ mçi ®iÓm ¶nh ®Çu vµo ®−îc xem nh− lµ bªn trong hoÆc bªn ngoµi cña mét ®èi t−îng. BÊt kú thuËt to¸n m· ho¸ ®Þnh d¹ng nµo ®· giíi thiÖu trong môc 3.1.2.1 còng cã thÓ ®−îc thiÕt lËp ®Ó giíi thiÖu th«ng tin ®Þnh d¹ng trong hÖ thèng. M· ho¸ ®Þnh d¹ng cã tæn hao cã thÓ ®−îc øng dông ngay khi h×nh d¹ng ®èi t−îng kh«i phôc ®−îc ®−a cho chuçi kÕt cÊu m· ho¸ tuÇn tù. CÊu tróc tÝn hiÖu ph©n chia theo miÒn - c¬ së biÕn ®æi wavelet rêi r¹c (RBDWT), ®−îc miªu t¶ 1 c¸ch ng¾n gän. HÖ sè biÕn ®æi w ®−îc m· ho¸ bëi ®èi t−îng ®Ò xuÊt lµ hÖ sè m· ho¸ mÆt ph¼ng bit c¬ b¶n EZBC (xem chi tiÕt trong môc 3.2.3). MÆt ph¼ng ph©n chia alpha hay mÆt n¹ m, cung cÊp th«ng tin ®Þnh d¹ng cho ®èi t−îng biÕn ®æi trong b¨ng con riªng lÎ, ®−îc dïng lµm ®Çu vµo cho mÆt ph¼ng bit m· ho¸. Luång bit cho m· ho¸ ®Þnh d¹ng vµ cÊu tróc m· ho¸ cña ®èi t−îng riªng lÎ ®−îc biªn dÞch trong luång vµo bé xö lý ®Ó ph¸t sinh luång bit cuèi cïng. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 102 (b) Mét nh¸nh b¨ng con cña kü thuËt m· ho¸ mÆt ph¼ng bit OB-EZBC H×nh 3.4. S¬ ®å khèi cña ®èi t−îng c¬ së cña hÖ thèng m· ho¸ ¶nh EZBC. 3.2.2. MiÒn – C¬ së biÕn ®æi Wavelet rêi r¹c MiÒn - c¬ së biÕn ®æi wavelet rêi r¹c (RBDWT) ph©n chia cho tÝn hiÖu ¶nh cã h×nh d¹ng tuú ý. ThuËt to¸n biÕn ®æi b¨ng con nµy kh«ng më réng, ®ã lµ mét ®Æc tÝnh ®iÓn h×nh cho hiÖu qu¶ nÐn. Sè mÉu ®Çu vµo gièng hÖt kÕt qu¶ hÖ sè biÕn ®æi. C¬ së biÕn ®æi wavelet rêi r¹c RBDWT thiÕt lËp trong hÖ thèng nµy lµ phiªn b¶n ®· ®−îc hiÖu chØnh. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn, bé läc QMF ®−îc thay thÕ bëi bé läc Daubechies 9/7. ThuËt to¸n kh«ng më réng tÝn hiÖu c©n ®èi cho b¨ng läc ®a tèc ®é ®−îc sö dông ®Ó qu¶n lý biªn cña ®èi t−îng. §−êng ph©n ®o¹n cña viÖc lÊy mÉu xuèng ®−îc h×nh thµnh víi toµn h×nh ¶nh nguån kÕt hîp, thay v× kÕt hîp côc bé trong ®−êng viÒn cña b¨ng läc ®Çu vµo. Sau ®ã cã thÓ g©y ra trÔ pha tõ hµng nµy ®Õn hµng kh¸c, tõ cét nµy ®Õn cét kh¸c tíi tæn hao ®¸ng kÓ. MÉu tõ ®−êng ph©n chia cña 1 ®¬n vÞ chiÒu dµi ch½n ®−îc chia tû lÖ bëi hÖ sè 1 chiÒu DC råi sau ®ã ®−îc copy sang b¨ng §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 103 läc th«ng thÊp. MÉu tõ 1 ®¬n vÞ chiÒu dµi ph©n chia trong vÞ trÝ lÎ ®−îc ®Æt tªn lµ“SINGLE” vµ sau ®ã ®−îc m· ho¸ riªng. 3.2.3. §èi t−îng-C¬ së m· ho¸ mÆt ph¼ng bÝt EZBC §èi t−îng - ph−¬ng tiÖn m· ho¸ mÆt ph¼ng bit EZBC cho b¨ng con k thÓ hiÖn trªn h×nh 3.4 (b), ë ®©y wk vµ mk ký hiÖu lµ hÖ sè RBDWT vµ d¹ng mÆt n¹ ph©n tÝch cho b¨ng con k. Trong khèi tiÒn l−îng tö, tÊt c¶ c¸c mÉu ngoµi b¨ng con cña biªn miÒn ¶nh ®−îc thiÕt lËp gi¸ trÞ 0 v× thÕ c¸c hÖ sè kh«ng hîp lÖ sÏ kh«ng ¶nh h−ëng tíi kÕt qu¶ cña c©y 1/4 trong b¨ng con. Trong mÆt n¹ pha, møc c©y 1/4 riªng lÎ ®−îc chØ ®Þnh 1 mÆt n¹ nhÞ ph©n nÕu nh− nót cña c©y 1/4 n»m “INSIDE” hoÆc “OUTSIDE” dùa tren viÖc ph©n tÝch h×nh d¹ng mÆt n¹. Chóng ta sÏ ®Þnh nghÜa hÖ sè b¨ng con (1 nót d−íi cïng cña c©y 1/4) lµ “OUTSIDE” nÕu nã ®−îc chØ ®Þnh ra ngoµi biªn cña ®èi t−îng ¶nh. Nót c©y 1/4 Q[l] (i, j) lµ “OUTSIDE” nÕu tÊt c¶ c¸c nót phô thuéc {Q[l -1] (2i, 2j), Q[l -1] (2i, 2j +1), Q[l -1] (2i+1, 2j), Q[l -1] (2i+1, 2j +1)} lµ “OUTSIDE”. L−îc ®å m« h×nh ng÷ c¶nh nµy khëi t¹o trong m· ho¸ entropy truyÒn thèng lo¹i bá trong c¸ch nµy nh÷ng c¸i xem nh− lµ l©n cËn “OUTSIDE” khi kh«ng cã nghÜa. Víi th«ng tin ®Þnh d¹ng nhËn ®−îc vµ kÕt qu¶ ph©n tÝch mÆt n¹, bé gi¶i m· cã thÓ nhËn c¸c b−íc gièng nhau khi nh− bé m· ho¸ vµ cã nót “OUTSIDE” ®−îc l−ít qua mµ kh«ng cã bÊt kú th«ng tin g× thªm vµo. Víi hÖ sè m· ho¸ “SINGLE” t¹o ra trong viÖc ph©n tÝch tr¹ng th¸i b¨ng con, hai danh s¸ch thªm vµo LISG (danh s¸ch c¸c tÝn hiÖu ®¬n kh«ng quan träng) vµ LSSG (danh s¸ch c¸c tÝn hiÖu ®¬n quan träng) ®−îc t¹o ra t¹i mçi møc ph©n gi¶i. Qu¸ tr×nh ®ã gièng nh− thñ tôc m· ho¸ cho møc ®iÓm ¶nh pixel-level LIN vµ LSP. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 104 3.3. KÕt qu¶ thùc nghiÖm §èi t−îng ®Ò xuÊt – c¬ së thuËt to¸n EZBC (OB-EZBC) ®−îc øng dông trong phÇn mÒm nµy. H×nh thøc bé m· ho¸ míi ®−îc ®¸nh gi¸ th«ng qua viÖc thö nghiÖm bé m· ho¸. Chóng ta sö dông ®èi t−îng h×nh ¶nh m· ho¸ trÝch ra tõ chuçi ¶nh kiÓm nghiÖm MPEG-4. MÆt n¹ cã h×nh d¹ng/ph©n ®o¹ncho ¶nh m· ho¸ ®−îc cung cÊp bëi chuÈn MPEG. Chóng ta sÏ hiÖn thÞ ¶nh kiÓm tra vµ mÆt n¹ trªn h×nh 3.5. Trong b¶ng 3.1, chóng ta cung cÊp kÕt qu¶ PSNR cho m· ho¸ ®èi t−îng ¶nh cËn c¶nh h×nh 3.5 sö dông bé m· ho¸ OB-EZBC t¹i tèc ®é bit m· ho¸ trung b×nh 0.1, 0.5, vµ 1.0 bpp. PSNR vµ gi¸ trÞ tèc ®é bit ®−îc tÝnh to¸n ®iÓm ¶nh cËn c¶nh vµ gi¸ cña bit cho cÊu tróc m· ho¸. Bé m· ho¸ míi ®−îc so s¸nh víi c¸c tr¹ng th¸i kh¸c-c¬ së thuËt ton¸ m· ho¸ b¶ng 3.2, ë ®©y chóng ta liÖt kª gi¸ trÞ PSNR ghi trong khung 000 cña AKIYO t¹i tèc ®é bit 1.0 bpp nhê thuËt to¸n so s¸nh nµy. Bé m· ho¸ OB-SPECK giíi thiÖu bëi Lu lµ phiªn b¶n më réng cña SPECK (mµ kh«ng sö dông m· ho¸ sè häc). SA-ZTE vµ SA-DCT ®−îc thùc hiÖn trong m« h×nh MPEG-4. ThuËt to¸n Egger lµ sù kÕt hîp cña SAWT vµ EZW. §èi t−îng Han – dùa trªn c¬ cÊu bé m· ho¸ co b¨ng läc gièng nhau (sö dông RBDWT) nh− lµ OB-EZBC vµ bit ph©n bè gi÷a b¨ng con vµ ®èi t−îng ®−îc tèi −u ho¸ bëi thuËt to¸n BFOS. Tèc ®é bit tÝnh to¸n cho b¶ng 3.2 chØ dùa trªm gi¸ bit cho cÊu tróc m· ho¸. B¶ng 3.1. KÕt qu¶ PSNR cña OB-EZBC cho m· ho¸ ®èi t−îng cËn c¶nh B¶ng 3.2. So s¸nh PSNR m· ho¸ cho AKIYO §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 105 Trªn h×nh 3.6, chóng ta so s¸nh h×nh thøc cña OB-EZBC víi h×nh thøc truyÒn thèng (frame-based) EZBC cho AKIYO t¹i tèc ®é bit m· ho¸ 0.1 vµ 0.5 bpp. KÕt qu¶ lµ EZBC ®−îc ph¸t sinh bëi miÒn m· ho¸ h×nh ch÷ nhËt bao trïm ®èi t−îng ¶nh cËn c¶nh víi c¸c ®iÓm ¶nh nÒn t¶ng bªn trong ranh giíi miÒn thiÕt lËp gi¸ trÞ 0. C«ng b»ng mµ nãi, gia cña bit cho ®Þnh d¹ng m· ho¸ nhËn ®−îc trong kÐt qu¶ tÝnh to¸n h×nh 3.6 (b) vµ (d) dïng 827 bits hoÆc.022 bpp. Nh− chóng ta thÊy, h×nh thøc ®Ò xuÊt OB-EZBC h×nh thµnh tèt h¬n c¶ bªn trong (®−êng viªn) lÉn bªn ngoµi (PSNR). Trong h×nh 3.7, chóng ta giíi thiÖu ®èi t−îng m· ho¸ Foreman t¹i tèc dé bit kh¸c nhau vµ kÕt hîp ph©n gi¶i. KÕt qu¶ PSNR liÖt kª trong b¶ng 3.3. Trong h×nh 3.8, chóng ta chØ ra chÊt l−îng ¶nh cho bÒ mÆt cña ¶nh kiÓm tra MISS AMERICA c¶i thiÖn ®−îc t¨ng c−êng t¹i cung gi¸ cña bit. Trªn h×nh 3.9, ®èi t−îng gi¶i m· tõ luång bit m· ho¸ t¹o nªn cho ¶nh cuèi cïng. §iÒu nµy minh ho¹ r»ng, víi luång bit m· ho¸ cao, chóng ta cã thÓ cho phÐp hiÖu qu¶ trong ®èi t−îng ¶nh riªng lÎ trong ph¹m vi ph©n gi¶i kh¸c nhau vµ chÊt l−îng møc nÐn sö dông nÐn ®¬n. B¶ng 3.3. Gi¸ trÞ PSNR cho m· ho¸ ®èi t−îng ¶nh FOREMAN trong h×nh 3.7. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 106 3.4. Tãm t¾t vµ kÕt luËn Ch−¬ng nµy giíi thiÖu hÖ thèng m· ho¸ OB-EZBC. KÕt hîp RBDWT vµ bé m· ho¸ mÆt ph¼ng bit OB-EZBC (më réng EZBC), thuËt to¸n ®Ò xuÊt cã kh¶ n¨ng hiÖu qu¶ víi ¶nh h×nh d¹ng tuú ý. Nã ®−îc khëi t¹o nh− lµ céng cô m· ho¸ trong hÖ thèng m· ho¸ Video. ThuËt to¸n nµy gi¶m quy vÒ thuËt to¸n EZBC truyÒn thèng cho miÒn ¶nh m· ho¸ ch÷ nhËt. (b) Frame 000 and its shape mask from sequence FOREMAN. H×nh 3.5: MÆt n¹ ¶nh gèc §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 107 H×nh 3.6. So s¸nh kÕt qu¶ cña EZBC vµ OB-EZBC. (a)Trªn cïng bªn tr¸i: EZBC, 0.1 bpp, PSNR = 24.42 dB. (b) Trªn cïng bªn ph¶i: OB-EZBC, 0.1 bpp, PSNR = 25.51 dB. (c) D−íi cïng bªn tr¸i: EZBC, 0.5 bpp, PSNR = 32.70 dB. (d) D−íi cïng bªn ph¶i: OB-EZBC, 0.5 bpp, PSNR = 34.40 dB. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 108 H×nh 3.7. Khung kh«i phôc 000 cña FOREMAN t¹i ®é ph©n gi¶i kh¸c vµ tèc ®é bit (0.1, 0.5, vµ 1.0 bpp tõ trªn xuèng d−íi). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 109 H×nh 3.8. MISS AMERICA m· ho¸ t¹i 0.05 bpp. HÖ sè mÆt ph¼ng bit liªn quan ®Õn bÒ mÆt ¶nh bÞ t¨ng bëi møc 0 (gi÷a bªn tr¸i), 1 møc (gi÷a bªn ph¶i), ba møc (trªn cïng bªn ph¸i) vµ 5 møc (d−íi cïng bªn ph¶i). §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 110 H×nh 3.9. VÝ dô cña øng dông m· ho¸ scalable- 4 ®èi t−îng ¶nh tõ h×nh 3.5 ®−îcgi¶i m· t¹i tèc ®é bittrung b×nh 1.0 bpp vµ ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau cho ¶nh cuèi cïng. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 111 Ch−¬ng 4: Ch−¬ng tr×nh thö nghiÖm vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ 4.1. X©y dùng ch−¬ng tr×nh 4.1.1. Kh¸i qu¸t chung Ch−¬ng tr×nh cña t«i ®−îc viÕt trªn nÒn Visual C++ 6.0.Ch−¬ng tr×nh thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng sau: 9 ChuyÓn tõ file video AVI (*.avi) sang file RAW(*.raw). 9 HiÓn thÞ c¸c th«ng sè cña file avi. 9 ChuyÓn tõ file RGB(*.rgb) sang file ®Þnh d¹ng YUV (*.yuv). 9 HiÓn thÞ th«ng tin file RGB vµ YUV. 9 T¹o file MPEG4 tõ file ®Çu vµo d¹ng MP3,H.263,ACC, AMR,DIVX,MP4AV,M4V,CMP,XVID. 9 HiÓn thÞ th«ng tin file MPEG4. 9 ChuyÓn tõ file RAW sang file WAVELET. 4.1.2. CÊu tróc ch−¬ng tr×nh CÊu tróc ch−¬ng tr×nh gåm c¸c chøc n¨ng chÝnh sau: a. Cöa sæ thùc hiÖn nÐn cho phÐp nhËp file video *.avi ®Çu vµo, ghi file ®Çu ra d¹ng .raw b. Cöa sæ hiÓn thÞ cho phÐp hiÓn thÞ th«ng tin vÒ file *.avi nh− lo¹i file avi,tèc ®é frame,sè frame trong file,®é lín cña 1 frame. c. Cöa sæ thùc hiÖn nÐn cho phÐp nÐn tõ file *.rgb ®Çu vµo,ghi ra file *.yuv víi 2 tham sè tuú chän lµ chiÒu cao vµ chiÒu réng cña frame. d. Cöa sæ hiÓn thÞ cho phÐp hiÓn thÞ th«ng tin vÒ file *.rgb (hoÆc *.yuv) víi th«ng sè ®Çu vµo nh− chiÕu cao chiÒu réng sè frames/s ®Çu ra gåm kÝch th−íc y,u,v vµ frame ®· ®äc. e. Cöa sæ thùc hiÖn nÐn cho phÐp nÐn tõ file *.mp3,H.263,ACC, AMR,DIVX,MP4AV,M4V,CMP,XVID. ®Çu vµo,ghi ra file MPEG4 (*.mp4) ®Çu ra víi c¸c tham sè tuú chän lµ tèc ®é frame, sö dông §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 112 ®Þnh d¹ng file ACC,cho phÐp file AVI, tÝnh to¸n tèc ®é bit H263,cho phÐp thay ®æi tèc ®é bÝt,tèi −u ho¸,liÖt kª c¸c track... f. Cöa sæ hiÓn thÞ cho phÐp hiÓn thÞ th«ng tin vÒ file *.mp4 ®Çu ra gåm sè track,lo¹i track,th«ng tin cña tõng track. g. Ch−¬ng tr×nh wavelet thùc hiÖn nÐn file Video ®Çu vµo ®Þnh d¹ng RAW(*.raw) sö dông Wavelet, ghi ra file ®Çu ra WAVELET(*.wl). h. Ch−¬ng tr×nh gi¶i nÐn thùc hiÖn ®äc file WAVELET(*.wl) ®Çu vµo. Trong ch−¬ng tr×nh cã sö dông mét sè cÊu tróc d÷ liÖu, c¸c module thùc hiÖn thuËt to¸n cho qu¸ tr×nh nÐn vµ qu¸ tr×nh gi¶i nÐn...Do m· nguån cho ch−¬ng tr×nh kh¸ dµi, v× vËy t«i chØ ®−a mét sè phÇn vµo trong phÇn phô lôc cña luËn v¨n. 4.2. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm 4.2.1 D÷ liÖu thö nghiÖm D÷ liÖu thö nghiÖm lµ hai tÖp: TÖp air.rgb : dung l−îng 426 Kb,file thu trùc tiÕp 3 tÝn hiÖu Red Green vµ Blue. TÖp Sound.mp3: dung l−îng 2.85 KB ®©y lµ file mp3.§©y lµ file nh¹c Audio ®Þnh d¹ng theo chuÈn MP3. TÖp Demo.mp3: dung l−îng 36.3 KB ®©y lµ file mp3.§©y lµ file nh¹c Audio ®Þnh d¹ng theo chuÈn MP3. TÖp global.avi : dung l−îng 3.46 MB.KÝch th−íc frame 320x240 gåm 107 frames.Tèc ®é truyÒn 15 frames/s. §©y lµ tÖp cña thö nghiÖm cña Visual C++. 4.2.2. KÕt qu¶ thö nghiÖm KÕt qu¶ thu ®−îc cho tÖp air.rgb nh− sau: §¸nh gi¸ cho tÖp air.rgb : §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 113 RGB YUV YUV YUV YUV TÖp gèc air.rgb air.yuv air.yuv air.yuv air.yuv Lo¹i tÖp RGB YUV YUV YUV YUV Dung l−îng 426 Kb 214 Kb 225 Kb 253 Kb 213 Kb ChiÒu réng frames 320 pixels 40 pixels 320 pixels 240 pixels 40 pixels ChiÒu cao frames 240 pixels 30 pixels 240 pixels 240 pixels 40 pixels Sè frames xö lý 122 2 3 91 KÝch th−íc Y 1200 76800 57600 1600 KÝch th−íc UV 300 19200 14400 400 B¶ng 4.1: §¸nh gi¸ tham sè cña tÖp air.rgb vµ air.yuv §¸nh gi¸ cho tÖp Demo.mp3 vµ Sound.mp3 tèc ®é 30 frames/s thu ®−îc kÕt qu¶ TÖp gèc Demo.mp3 Demo.mp4 Sound.mp3 Sound.mp4 Lo¹i tÖp MP3 MPEG4 MP3 MPEG4 Dung l−îng 36.3 KB 41.8 KB 2.85 KB 4.45 KB Video frames/s 30 30 Time Scale 9000 9000 Play load 1460 1460 B¶ng 4.2: §¸nh gi¸ tham sè cña tÖp Demo.mp3 vµ Sound.mp3 Ph©n tÝch th«ng tin file Demo.mp4 vµ Sound.mp3 ta thu ®−îc : §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 114 Tªn tÖp STT track Lo¹i track Th«ng tin track Demo.mp4 1 Audio MPEG-2 Audio,56Kbps,90000Hz 2 Hint Playload MPA cho track 1 B¶ng 4.3: Tham sè cña tÖp Demo.mp3 Tªn tÖp STT track Lo¹i track Th«ng tin track Sound.mp4 1 Audio MPEG-1 Audio,128Kbps,90000Hz 2 Hint Playload MPA cho track 1 B¶ng 4.4: Tham sè cña tÖp Sound.mp3 KÕt qu¶ thu ®−îc cho tÖp global.avi nh− sau: TÖp gèc Global.avi Global.raw Global.wl Lo¹i tÖp AVI RAW WAVELET Dung l−îng 3.46 MB 3.38 MB 15.1KB ChiÒu réng frames 320 pixels 320 pixels 320 pixels ChiÒu cao frames 240 pixels 240 pixels 240 pixels Sè frames 107 107 15 B¶ng 4.5: §¸nh gi¸ tÖp Global.avi Minh ho¹ mét frame trong file global.avi: §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 115 H×nh 4.1: Mét frame trong file Global.avi 4.2.3. NhËn xÐt vÒ tû sè nÐn,chÊt l−îng nÐn §èi víi tÖp air.rgb: Dung l−îng ®Çu vµo 426 Kb, dung l−îng ®Çu ra 225 Kb cïng kÝch th−íc frames 320x240. Do ®ã tØ sè nÐn lµ: 426 1.89333 225R C = = Dung l−îng ®Çu vµo lµ 426 Kb, dung l−îng ®Çu ra lµ 214 Kb kÝch th−íc 40x30. Do ®ã tØ sè nÐn lµ : 426 1.9999 214R C = = §èi víi tÖp Sound.Mp3 vµ Demo.mp3 ta cã: Víi tÖp ®Çu vµo MP3 ®Çu ra chóng ta cã tÖp ®Þnh d¹ng MPEG4.ë ®©y chóng ta chó ý ®Õn chÊt l−îng cña ®Çu ra h¬n lµ chÊt l−îng nÐn.File MPEG4 ë ®©y cã chÊt l−îng cao kh«ng cã nhiÔu øng dông trong truyÒn th«ng ®a ph−¬ng tiÖn. §èi víi tÖp Global.avi: Dung l−îng ®Çu vµo file Global.avi 3.46 Mb, dung l−îng ®Çu ra Global.raw 3.38 Mb cïng kÝch th−íc frames 320x240 pixels. Do ®ã tØ sè nÐn lµ: 3.46 1.026 3.38R C = = §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 116 Dung l−îng ®Çu vµo file Global.raw 3.38MB , dung l−îng ®Çu ra Global.wl 15.1 Kb kÝch th−íc 320x240 víi sè khung xö lý lµ 15. Do ®ã tØ sè nÐn lµ : 3.38.1024 229.2 15.1R C = = Qua ®©y chóng ta thÊy ®èi víi ph−¬ng ph¸p dïng wavelet chóng ta cã tû lÖ nÐn rÊt cao so víi c¸c ph−¬ng ph¸p nÐn th«ng th−êng.H×nh sau minh ho¹ quan hÖ gi÷a kÝch th−íc khung vµ tû sè nÐn: Víi file Global.wl kÝch th−íc 320x240 l−îng tö lµ 129 vµ tæn hao dpcm =65 sè frame 15 ta cã : STT MSE RMSE PSNR 1 2754.689 52.485 13.76 2 2624.778 51.233 13.97 3 2720.400 52.157 13.82 4 2718.881 52.143 13.82 5 2744.705 52.390 13.78 6 2893.206 53.789 13.55 7 2929.208 54.122 13.50 8 2901.895 53.869 13.54 9 2825.329 53.154 13.65 10 2708.651 52.045 13.84 11 2645.592 51.435 13.94 12 2468.484 49.684 14.24 13 2413.063 49.123 14.34 14 2729.685 52.246 13.80 15 2884.536 53.708 13.56 B¶ng 4.6: Sai sè psnr cña tÖp Global.wl §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 117 Ta cã ®å thÞ sau: MSE 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 1 3 5 7 9 11 13 15 MSE H×nh 4.2. §å thÞ quan hÖ MSE gi÷a c¸c khung 0 10 20 30 40 50 60 1 3 5 7 9 11 13 15 RMSE PSNR H×nh 4.3. §å thÞ quan hÖ RMSE vµ PSNR gi÷a c¸c khung §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 118 KÕt luËn LuËn v¨n xin ®−îc kÕt thóc víi 1 vµi ®Þnh h−íng. 1. øng dông luËn v¨n Mét thuËt to¸n m· ho¸ ¶nh míi dïng wavelet (EZBC) ®· ®−îc giíi thiÖu trong ch−¬ng tr−íc. ThuËt to¸n nµy ®−a ®Õn 2 kü thuËt thµnh c«ng ®ã lµ - thiÕt lËp sù ph©n chia vµ m« h×nh ng÷ c¶nh - cho hiÖu qu¶ m· ho¸ entropy ®Æc tr−ng cho mÆt ph¼ng m· ho¸. Kh«ng gièng nh− c©y nhÞ ph©n truyÒn thèng- c¬ së bé m· ho¸ ph©n chia, chóng ta cã thÓ thiÕt lËp c©y tø ph©n - dùa trªn l−îc ®å khèi m· ho¸ zeroblock cho viÖc ph©n chia hÖ sè m· ho¸ wavelet. §Çu tiªn chóng ta sÏ khai th¸c tÝnh thèng kª phô thuéc vµo c©y quadtree giíi thiÖu trong bé gi¶i m·. Bé m· ho¸ cña chóng ta cã 1 vµi ®Æc tÝnh −u viÖt so víi mÆt ph¼ng m· ho¸ truyÒn thèng lµ tèc ®é ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c vµ dô ®o¸n gi¶i m· ®a tèc ®é. ThuËt to¸n nµy lµ lý t−ëng cho m· ho¸ ph©n gi¶i scalable. Sù c¶i thiÖn rÊt lín cña PSNR th«ng qua thuËt to¸n ®ã lµ kÕt qu¶ m« pháng. Mét hÖ thèng ph©n tÝch tæng hîp theo thêi gian víi viÖc bï chuyÓn ®éng chÝnh x¸c 1 nöa ®iÓm ¶nh (IMCTF) ®−îc gi−ãi thiÖu trong ch−¬ng 6. B¨ng läc thêi gian cho phÐp gi¶i m· hoµn chØnh tÝn hiÖu Video. ChÊt l−îng ¶nh cña b¨ng läc gi¶i m· Video kh«ng bÞ ¶nh h−ëng tõ hiÖn t−îng bãng mê t¸c ®éng th−êng thÊy trong bé m· ho¸ 3-D th«ng th−êng (kh«ng bï chuyÓn ®éng). HÖ thèng m· ho¸ Video míi (IMC3D-EZBC) ®−îc tr×nh bµy trong ch−¬ng 7. Chóng ta minh ho¹ kÕt qu¶ thùc nghiÖm ®ã lµ sù thay ®æi tèc ®é bit m· ho¸ vµ ph©n gi¶i kh«ng gian thêi gian cã thÓ ®−îc gi¶i m· tõ 1 file nÐn ®¬n lÎ sö dông hÖ thèng m· ho¸ míi. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 119 §èi t−îng míi - dùa trªn hÖ thèng m· ho¸ OB-EZBC, më réng tõ khung ®Çu vµo EZBC, ®−îc tr×nh bµy trong ch−¬ng 3. ThuËt to¸n ®Ò xuÊt cã kh¶ n¨ng m· ho¸ h×nh d¹ng ¶nh tuú ý. Kh¶ n¨ng cao cña EZBC ®−îc gi÷ l¹i vµ luång bit cho ®èi t−îng riªng lÎ cã thÓ ph©n gi¶i tû lÖ vµ m· ho¸ tèc ®é ®éc lËp. 2. H−íng ph¸t triÓn cho t−¬ng lai Mét vµi h−íng ph¸t triÓn cho t−¬ng lai: • ¦u ®iÓm cña m« h×nh ng÷ c¶nh: Sù thy ®æi mang tÝnh thèng kª phô thuéc cã thÓ ®−îc quan s¸t trong cÊu tróc h×nh th¸p. §iÒu ®ã hy väng r»ng viÖc c¶i thiÖn nÐn ¶nh cã thÓ ®¹t ®−îc bëi m« h×nh chiÕn l−îc tinh vi cã lîi cho viÖc lùa chän vµ l−îng tö ho¸. • M« h×nh thèng kª chÝnh x¸c cho hÖ sè wavelet: L−îc ®å l−îng tö ho¸ l¹i cã thÓ ®−îc c¶i thiÖn sö dông k¶ n¨ng m« h×nh chÝnh x¸c, chuÈn hoa bëi hµm mËt ®é Gaussian, thay v× h×nh thµnh hµm mËt ®é hiÖn thêi. • ViÖc thÝch nghi trong cÊu tróc b¨ng con vµ kÝch th−íc GOP: Ph©n tÝch 2 b¨ng con vµ kÝch th−íc cè ®Þnh GOP (chØ cho Video) ®−îc sö dông cho hÖ thèng m· ho¸ hiÖn thêi. KÕt qu¶ t×m ®−îc trong môc 6.5. TËp trung n¨ng l−îng b¨ng con sÏ t¨ng khi ph©n chia tÇn sè cao cho m« h×nh ¶nh. Cã thÓ c¶i thiÖn nhê sö dông ph©n gi¶i gãi wavelet cho viÖc tèi −u ho¸ b¨ng con theo kh«ng gian vµ thêi gian. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 120 TµI LIÖU THAM KH¶O [1] M. R. Aaron, “The digital (r)evolution, ” IEEE Commu. Mag., pp.21–22, 1974. [2] J. M. Shapiro, “Embedded image coding using zerotrees of wavelet coefficients, ” IEEE Trans. on Signal Processing, vol.41, pp.3445–3462, Dec.1993. [3] G. K. Wallace, “The JPEG still picture compression standard, ”Communications of the ACM, vol.34, pp.30–44, April 1991. [4] W. P. Pennebaker and J. L. Mitchell, JPEG Still Image Data Compression Standard. New York: Van Nostrand Reinhold, 1993. [5] ISO/IEC, Information Technology — Lossless and Near-Lossless Compression of Continuous-Tone Still Images. ISO/IEC 14495-1, ITU Recommend. T.87, Dec.1994. [6] M. J. Weinberger, G. Seroussi, and G. Sapiro, “The LOCO-I lossless image compression algorithm: principles and standardization into JPEG-LS, ” IEEE Trans. Image Processing, vol.9, pp.1309–1324, Aug.2000. [Online]. Available: http: //www. hpl. hp. com/loco. [7] ISO/IEC, Information Technology — Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at up to 1.5 Mbps. ISO/IEC 11172-2, 1992. [8] ISO/IEC, Information Technology — Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Informations: Video. ISO/IEC 13818-2, 1995. [9] ISO/IEC, Information Technology — Coding of Audio-Visual Objects — Part 2: Visual. ISO/IEC 14496-2, Dec.1994. [10] ITU Telecommunication Standardization Sector of ITU, Video Codec for Audiovisual Services at p × 64 kbits/sec. ITU-T Recommendation H.261, 1994. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 121 [11] ITU Telecommunication Standardization Sector of ITU, Video Coding for Low Bitrate Communication. ITU-T Recommendation H.263, Mar.1996. [12] ITU Telecommunication Standardization Sector of ITU, Video Coding for Low Bitrate Communication. ITU-T Recommendation H.263 Version 2, Jan.1993. [13] Digital Imaging Group, Inc, Flashpix Format Specification, version 1.0.2, July 1993. [14] D. Taubman, “High performance scalable image compression with EBCOT, ”IEEE Trans. Image Processing, vol.9, pp.1158 –1170, July 2000. [15] ISO/IEC, ISO/IEC FCD 15444-1: Information Technology — JPEG 2000 image coding system: Core coding system. ISO/IEC JTC1/SC 29/WG N1646, Mar.2000. [16] W. Li, “Overview of fine granularity scalability in MPEG-4 Video standard” IEEE Trans. Circuits and Syst. for Video Technol., vol.11, pp.301– 317, Mar.2001.Speical Issue on Streaming Video. [17] S. -T. Hsiang and J. W. Woods, “Embedded image coding using zeroblocks of subband/wavelet coefficients and context modeling, ” in Proc. of IEEE In tSymp. on Circuits and Systems, vol.3, (Geneva), pp.662–665, May 2000. [18] S. -T. Hsiang and J. W. Woods, “Embedded Video coding using motion compensated 3-D subband/wavelet filter bank, ” in Packet Video Workshop, (Sardinia, Italy), May 2000. [19] S.-T. Hsiang, “Embedded image coding using zeroblocks of subband/wavelet coefficients and context modeling, ” in Proc.2001 IEEE Data Compression Conference, (Snowbird, Utah), Mar.2001. §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 122 PHô LôC THUËT NG÷ tiÕng anh 3-D three - dimensional AGP alphabet and group partitioning APSG alphabet partitioning and sample grouping CREW Compression with Reversible Embedded Wavelets CSF contrast sensitivity function DCT discrete cosine transform DFD displaced frame difference DPCM differential pulse code modulation DVR display visual resolution DWT discrete wavelet transform EBCOT Embedded Block Coding with Optimal Truncation EZBC Embedded ZeroBlock Coding and context modeling EZW Embedded image coding using Zerotrees of Wavelet coefficients FGS fine granularity scalability GOP group of pictures HDTV high definition television HVS human visual system HVSBM hierarchical variable size block matching IMCTF invertible motion compensated temporal subband/wavelet filtering system JND just noticeable distortion JPEG Joint Photographic Experts Group §å ¸n cao häc §TVT 2003 NguyÔn H÷u Ph¸t 123 LSB least significant bit LZC Layered Zero Coding MC motion compensated/compensation MND minimally noticeable distortion MPEG Moving Picture Experts Group MSB most significant bit MSE mean square error PCM pulse code modulation PSF point spread function PSNR peak signal-to-noise ratio R-D rate-distortion RBDWT region-based discrete wavelet transform ROI region Of interest RWT reversible wavelet transform SA-DCT shape adaptive discrete cosine transform SAQ successive approximation quantization SNR signal-to-noise ratio SPIHT Set-Partitioning In Hierarchical Trees UTQ uniform threshold quantization/quantizer VO Video object VOP Video object plane WMSE weighted mean square error bpp bits per pixel bps bits per second cpd cycles per degree ppd pixels per degree ppi pixels per inch