Đang tải... (xem toàn văn)
Tính năng Scalable Video Coding (SVC) được bổ sung vào giai đoạn 200507. Video được nén dùng tính năng này sẽ có 1 dòng bit chính và các dòng bit con, dòng bit chính có thể được giải mã bởi bộ H.264AVC codec không hỗ trợ SVC. Tuỳ vào mục đích sử dụng và hệ thống nghe nhìn, các dòng bit con có thể có tần số lấy mẫu thấp hơn hoặc độ phân giải, chất lượng hình ảnh thấp hơn dòng bit chính.
XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN ĐỀ TÀI 6: Phương pháp mã hóa dải tần ứng dụng Nhóm sinh viên thực hiện: 1.Lê Thị Kim Anh 20114612 2.Thái Thị Lộc 20112123 3.Nguyễn Thành Lợi 20111538 4.Bùi Tuấn Ánh 20111678 GV hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan Nhóm 13_Đề tài 13 Nội dung phân công công việc NỘI DUNG TÊN THÀNH VIÊN Tìm hiểu giải thích sơ đồ nguyên tắc mã hóa dải tần Thái Thị Lộc Tìm hiểu so sánh sơ đồ phân tách giải tần nén ảnh mã hóa mp3 Nguyễn Thị Kim Anh Nguyễn Thành Lợi Thuật toán xử lý dự liệu thực sơ đồ phân tách dải tần nén ảnh jpeg2000 cài đặt thử nghiệm thuật toán Bùi Tuấn Ánh Nhóm 6_Đề tài GIỚI THIỆU CHUNG MÃ HÓA DẢI TẦN CON Nguyên lý chung Quá trình mã hóa NGUYÊN LÝ CHUNG MÃ HÓA SBC • Mã hóa dải tần phân tách tín hiệu nguồn (TH số) thành tín hiệu dải tần kĩ thuật lọc số nhờ lọc số, tín hiệu dải tần mã hóa riêng biệt thành phần • Các dải tần không chồng chập lên mà thực chất liền kề Mã hóa riêng dải tần cho phép đạt hiệu nén tốt Việc nhận tín hiệu, giải mã khôi phục TH ban đầu thực theo trình tự ngược lại • Mã hóa dải tần ứng dụng rộng rãi né liệu audio, video NGUYÊN LÝ CHUNG MÃ HÓA SBC Trường hợp 1D discrete signal NGUYÊN LÝ CHUNG MÃ HÓA SBC • Đầu vào TH cần mã hóa X[n] phân tách thành dải tần lọc thông thấp (H0) lọc thông cao (H1) -> thực lấy mẫu tần số giảm (tần số TH giảm lần => chu kì lấy mẫu T tăng lên lần) => số mẫu giảm thu dảu tần • Sau thu subband thực phương pháp mã hóa dải tần • Hiệu giải pháp nén đánh giá qua: - Tỉ số nén: phụ thuộc vào trình subband coding - Độ tổn hao phụ thuộc vào lượng tử hóa Q QUÁ TRÌNH MÃ HÓA CÁC DẢI TẦN CON Sơ đồ mã hóa dải tần SBC QUÁ TRÌNH MÃ HÓA CÁC DẢI TẦN CON Lọc phân tích Tín hiệu X[n] đưa qua lọc, gọi bank lọc phân tích nhằm chia tín hiệu thành thành phần tín hiệu ứng với dải tần không chồng Các lọc băng thiết kế xấp xỉ thỏa mãn tiêu chuẩn đáp ứng tần số không chồng chéo QUÁ TRÌNH MÃ HÓA CÁC DẢI TẦN CON Lấy mẫu các dải tần con (sub – sampled) •Mỗi đầu bank lọc - tín hiệu dải tần lấy mẫu xuống, tức giảm tần số lấy mẫu M lần (M số dải tần chia tín hiệu) Việc giảm tần số lấy mẫu làm phổ rộng ra, trải hết trục tần số Số mẫu lúc giảm theo •Giảm tần số lấy mẫu thực dựa theo định lý lấy mẫu Nyquist hệ định lý Nyquist QUÁ TRÌNH MÃ HÓA CÁC DẢI TẦN CON Lượng tử hóa và mã hóa Thực lượng tử hoá mã hoá riêng độc lập dải tần Lựa chọn phương pháp lượng tử hoá mã hoá, thực phân phối bit dựa nội dung thông tin băng Đây bước mang lại hiệu nén cho toàn trình mã hoá SBC Phân phối bit việc phân chia số bit có cho mã hoá dải tùy theo lượng tín hiệu băng Những băng có NL lớn, tập trung, mã hóa với số lượng bit lớn Ngược lại, băng có lượng thấp, mã hóa với số lượng bit thấp => tiết kiệm số bit cần truyền lưu trữ Năng lượng tỷ lệ với thông tin nên NL lớn số bit mã hóa lớn tỷ lệ nén TH cao Qúa trình thực • Chia tín hiệu nguồn thành tín hiệu dải tần khác cách sử dụng băng lọc song song cách chứa 32 lọc phân tích • Tín hiệu dải tần giảm tần số lấy mẫu 32 lần Các bước thực • chia tín hiệu nguồn thành tín hiệu dải tần khác cách sử dụng băng lọc song song cách chứa 32 lọc phân tích • Đầu bang nối với biến đổi cosin rời rạc MDCT • Việc phân chia băng lợi dụng đặc điểm độ nhạy tai thành phần tần số khác Sơ đồ • Đầu vào sơ đồ tín hiệu gốc ban đầu, cho qua lọc thông thấp – thông cao, sau trình thu dải tần tương ứng với hai lọc, tín hiệu tương ứng hai dải tần lấy mẫu xuống hai lần Quá trình tiếp tục với hai băng tần này, tùy thuộc vào ứng dụng mà người thiết kế sử dụng băng lọc • Trong sơ đồ này, trình subsampling hay gọi giảm tần số lấy mẫu lần trình xử lý đa phân giải Xét với ảnh, việc giảm tần số lấy mẫu giảm độ phân giải, tùy thuộc vào số lượng băng lọc mà xác định độ phân giải khác Quá trình thực • Tín hiệu qua lọc thông thấp thông cao , sau giảm tần số lấy mẫu xuống lần • Việc chia dải tần tùy thuộc vào ứng dụng nhu cầu • LL : Thành phần sau qua lọc thông thấp, chứa phần lớn liệu ảnh gốc Đây thành phần thô ảnh • LH : Thành phần qua lọc thông thấp đến lọc thông cao • HL : Thành phần qua lọc thông cao đến lọc thông thấp, chứa phần lớn liệu biên ảnh gốc • HH : Thành phần sau qua lọc thông cao, chứa liệu ảnh gốc • Sau thu thành phần, thành phần LH HH chứa liệu ảnh gốc thành phần LL HL chứa phần lớn liệu ảnh gốc biên nên bước sau đó, ta loại bỏ thành phần LH HH, xử lý thành phần LL HL So sánh subband JPEG-2000 MP3 • Trong nén MP3, bang lọc sử dụng bang lọc thông dải gồm 32 loc có đáp ứng tần số khác nhau, JPEG-2000 sử dụng lọc thông thấp thông cao • Subban nén MP3 dựa hiệu ứng che, nén ảnh JPEG-2000 chia tín hiệu dựa phân bố lượng • Nén ảnh loại bỏ thành phần tần số chứa thông tin sau qúa trình lọc, nén âm MP3 loại bỏ thành phần tần số dựa theo ngướng nghe • Trong nén MP3 tín hiệu đầu vào đưa vào băng lọc lúc, JPEG2000 tín hiệu đưa qua nhiều tầng lọc với tín hiệu đầu lọc tầng đầu vào lọc tầng • Trong nén MP3 tín hiệu chia thành dải tần có độ rộng nhau, 1/32 tín hiệu ban đầu , JPEG-2000 tạo dải tần không nhau, độ rộng dải tần mức độ down sampling nhánh phụ thuộc vào độ sâu nhánh Subband coding jpeg 2000 • Sơ đồ subband Level1 Level2 Sơ đồ nén ảnh Nhân chập Scal, gảm mẫu Nhân chập Scal, gảm mẫu Anh sau tien xu ly Nhân chập Scal, giảm mẫu Img_LL Nhân chập Scal, giảm mẫu Nhân chập Scal, giảm mẫu Img_scal Nhân chập Scal, giảm mẫu Img_scal Nhân chập Scal, giảm mẫu Nhân chập Scal, giảm mẫu Img_LH Img_HL Nhân chập Scal, giảm mẫu Nhân chập Scal, giảm mẫu Img_LL_2 Img_LH_2 Img_HL_2 Img_wave Nhân chập Wave, giảm mẫu Img_HH_2 Img_wave Nhân chập Wave, giảm mẫu Img_HH Level Level Img_LL_2 + Img_LH_2 Img_HL_2 SƠ ĐỒ GIẢI NÉN Thêm (Upsample) Nhân chập scal Img_scal Thêm (Upsample) Nhân chập wave + Thêm (Upsample) Nhân chập scal + Thêm (Upsample) Nhân chập scal Img_LL Thêm (Upsample) Nhân chập wave Img_wave + Img_LH Img_HH_2 Thêm (Upsample) Nhân chập wave Thêm (Upsample) Nhân chập scal Img_HL Img_scal Thêm (Upsample) Nhân chập wave Thêm (Upsample) Nhân chập scal + Img_wave Img_HH Level Level Thêm (Upsample) Nhân chập wave Thêm (Upsample) Nhân chập scal + Anh sau tien xu ly THUẬT TOÁN SUBBAND CODING TRONG JPEG2000 THUẬT TOÁN GIẢI NÉN SUBAND TRONG JPEG2000 Bảng so sánh kết Sử dụng ảnh kích thước 256x256 Level Haar không chia tiles PSNR 38.5205 38.5200 38.5236 38.5202 38.5211 Tỉ số nén 2.6146 2.9490 3.0462 3.0667 3.0715 Haar có chia tiles 64x64 PSNR 38.5205 38.5200 38.5236 38.5202 38.5211 Tỉ số nén 2.5133 2.7756 2.8853 2.9037 2.8885 Daubechies không chia tiles PSNR 38.5224 38.5052 38.4986 38.5002 38.4984 Tỉ số nén 2.7558 3.1351 3.2341 3.2686 3.2754 Daubechies có chia tiles 64x64 PSNR 38.5204 38.5045 38.4974 38.5002 38.5021 Tỉ số nén 2.6072 2.8737 2.9784 2.9931 2.9709 Nhận xét điều chỉnh tham số Xét với sai số ta có: •Khi tang level subband cho tỉ lệ nén cao •Kích thước ảnh lớn thường cho kết tốt •Daubechies thường cho kết qua tốt ( Daubechies-4tap tính toán dựa điểm gần thay haar có điểm) •Daubechies có thời gian tính toán lớn (tính toán nhiều hơn) •Việc chia ma trận thành tiles giúp giảm thời gian tính toán giảm nhớ lại làm giảm tỉ lệ nén [...]... băng con là lợi dụng đặc điểm độ nhạy của tai đối với các thành phần tần số khác nhau Sơ đồ cơ bản • Đầu vào của sơ đồ là tín hiệu gốc ban đầu, được cho qua 2 bộ lọc thông thấp – thông cao, sau quá trình này sẽ thu được 2 dải tần con tương ứng với hai bộ lọc, tín hiệu tương ứng hai dải tần con này sẽ được lấy mẫu xuống hai lần Quá trình này sẽ được tiếp tục với hai băng tần con này, tùy thuộc vào ứng dụng. .. thành các tín hiệu trên các dải tần con khác nhau bằng cách sử dụng một băng lọc song song cách đều nhau chứa 32 bộ lọc phân tích • Tín hiệu của các dải tần được giảm tần số lấy mẫu đi 32 lần Các bước thực hiện • chia tín hiệu nguồn thành các tín hiệu trên các dải tần con khác nhau bằng cách sử dụng một băng lọc song song cách đều nhau chứa 32 bộ lọc phân tích • Đầu ra của bang con được nối với biến đổi... 2 thành phần LH và HH chứa ít dữ liệu ảnh gốc trong khi thành phần LL và HL chứa phần lớn dữ liệu ảnh gốc và biên của nó nên ở các bước sau đó, ta có thể loại bỏ 2 thành phần LH và HH, chỉ xử lý các thành phần LL và HL So sánh subband trong JPEG-2000 và MP3 • Trong nén MP3, bang lọc được sử dụng là bang lọc thông dải gồm 32 bộ loc có đáp ứng tần số khác nhau, còn trong JPEG-2000 sử dụng bộ lọc thông... nhiều tầng bộ lọc với tín hiệu đầu ra của bộ lọc tầng trên là đầu vào của bộ lọc tầng dưới • Trong nén MP3 tín hiệu được chia thành các dải tần có độ rộng đều nhau, và bằng 1/32 tín hiệu ban đầu , trong JPEG-2000 tạo ra các dải tần không đều nhau, độ rộng của từng dải tần và mức độ down sampling của từng nhánh phụ thuộc vào độ sâu của nhánh trên Subband coding trong jpeg 2000 • Sơ đồ subband Level1... hiệu ứng che, nén ảnh JPEG-2000 chia tín hiệu dựa trên phân bố năng lượng • Nén ảnh loại bỏ các thành phần tần số chứa ít thông tin ngay sau qúa trình lọc, còn nén âm thanh trong MP3 loại bỏ thành phần tần số dựa theo ngướng nghe • Trong nén MP3 tín hiệu đầu vào sẽ đưa vào băng lọc cùng một lúc, trong JPEG2000 tín hiệu được đưa qua nhiều tầng bộ lọc với tín hiệu đầu ra của bộ lọc tầng trên là đầu vào... thể xác định các độ phân giải khác nhau Quá trình thực hiện • Tín hiệu được đi qua một bộ lọc thông thấp và thông cao , sau đó được giảm tần số lấy mẫu xuống 2 lần • Việc chia bao nhiêu dải tần tùy thuộc vào ứng dụng và nhu cầu • LL : Thành phần sau khi đi qua 2 bộ lọc thông thấp, chứa phần lớn dữ liệu ảnh gốc Đây chính là thành phần thô của ảnh • LH : Thành phần đi qua bộ lọc thông thấp rồi đến bộ... thể sử dụng bao nhiêu băng lọc • Trong sơ đồ này, quá trình subsampling hay còn gọi là giảm tần số lấy mẫu đi 2 lần chính là quá trình xử lý đa phân giải Xét với ảnh, việc giảm tần số lấy mẫu chính là giảm độ phân giải, tùy thuộc vào số lượng băng lọc mà có thể xác định các độ phân giải khác nhau Quá trình thực hiện • Tín hiệu được đi qua một bộ lọc thông thấp và thông cao , sau đó được giảm tần số... 1 Thêm 0 (Upsample) Nhân chập wave Thêm 0 (Upsample) Nhân chập scal + Anh sau khi tien xu ly THUẬT TOÁN SUBBAND CODING TRONG JPEG2000 THUẬT TOÁN GIẢI NÉN SUBAND TRONG JPEG2000 Bảng so sánh kết quả Sử dụng ảnh kích thước 256x256 Level 1 2 3 4 5 Haar không chia tiles PSNR 38.5205 38.5200 38.5236 38.5202 38.5211 Tỉ số nén 2.6146 2.9490 3.0462 3.0667 3.0715 Haar có chia tiles 64x64 PSNR 38.5205 38.5200 ... số nén: phụ thuộc vào trình subband coding - Độ tổn hao phụ thuộc vào lượng tử hóa Q QUÁ TRÌNH MÃ HÓA CÁC DẢI TẦN CON Sơ đồ mã hóa dải tần SBC QUÁ TRÌNH MÃ HÓA CÁC DẢI TẦN CON Lọc phân tích... CHUNG MÃ HÓA DẢI TẦN CON Nguyên lý chung Quá trình mã hóa NGUYÊN LÝ CHUNG MÃ HÓA SBC • Mã hóa dải tần phân tách tín hiệu nguồn (TH số) thành tín hiệu dải tần kĩ thuật lọc số nhờ lọc số, tín hiệu dải. .. • Mã hóa dải tần ứng dụng rộng rãi né liệu audio, video NGUYÊN LÝ CHUNG MÃ HÓA SBC Trường hợp 1D discrete signal NGUYÊN LÝ CHUNG MÃ HÓA SBC • Đầu vào TH cần mã hóa X[n] phân tách thành dải tần