Đang tải... (xem toàn văn)
Khi truyền các hình ảnh do chương trình tạo ra thì sẽ được biểu diễn theo định dạng của chương trình đó và sử dụng thuật toán nén tương ứng.. ví dụ : .jpeg thuật toán nén ảnh jpe[r]
(1)ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN : MẠNG VÀ TRUYỀN THÔNG
(2)Image Compression
3.4.1 Graphics Interchange format(GIF) 3.4.2 Tagged image file format(TIFF) 3.4.3 Digitized documents
(3)Image Compression
Hình ảnh có loại :
Do máy tính tạo (Graphical) Hình ảnh số hóa
Hình ảnh biểu diễn ma trận chiều bao gồm thành phần
được gọi pexil
Hình ảnh chương trình(phần mềm) tạo tốn nhớ so với
(4)Image Compression(cont.)
Khi truyền hình ảnh chương trình tạo biểu diễn theo định dạng chương trình sử dụng thuật tốn nén tương ứng
ví dụ : jpeg thuật toán nén ảnh jpeg
Có nhiều thuật tốn nén khác chủ yếu sử dụng phương
án
+ Dựa kết hợp mã hóa vi sai mã hóa thống kê
+ Dựa biến đổi ,phép tính vi phân mã hóa vi sai
(5)3.4.1 Graphics Interchange format(GIF)
Định dạng ảnh GIF sử dụng rộng dãi Internet cho việc
biểu diễn nén ảnh Graphical
Màu sắc ảnh bao gồm 24 bit 8 bit Red, bit Green, bit Blue Biểu diễn 256 màu từ 224 màu
(6)3.4.1 Graphics Interchange format(GIF) cont.
Dữ liệu nén chia làm nhóm (Figure 3.10) ,đầu tiên 1/8 tổng số
(7)3.4.1 Graphics Interchange format(GIF) cont.
Bảng màu liên quan tới toàn ảnh gọi Golbal color table
Bảng màu gửi qua mạng với liệu nén số thông
tin khác Local color table
Nén ảnh thực chất nén text cách mở rộng bảng màu cách tự
động
Tuy nhiên GIF thay mục bảng màu 24bit để tiết
(8)3.4.1 Graphics Interchange format(GIF) cont.
Nếu giới hạn mục bảng 24bit biểu diễn chuỗi
3 giá trị điểm ảnh bảng mở rộng
Thông thường bảng màu chứa 256 mục ban đầu 512 mục
GIF cho phép hình ảnh lưu trữ truyền mạng chế
độ xen kẽ
Điều có lợi truyền hình ảnh qua kênh có tốc độ thấp GIF sử dụng mã hóa : LZW coding
(9)3.4.1 Graphics Interchange format(GIF) cont.
(10)3.4.2 Tagged image file format(TIFF).
Sử dụng rộng rãi ,sử dụng 48 bít để biểu diễn 16 bits Red, 16 bits
Green, 16 bits Blue
Dự định để truyền hình ảnh tài liệu số hóa
Do liệu lưu trữ truyền theo số định dạng khác Mỗi định dạng sử dụng code number khác
(11)3.4.3 Digitized documents
Trong 2.4.3 thảo luận máy quét máy fax để số hóa
ảnh bitonal
Nguyên tắc quét máy quét là:từ trái qua phải ,từ xuống Chỉ sử dụng bít để biểu diễn điểm ảnh
+ trắng + đen
Với độ phân giải xấp xỉ điểm ảnh /mm luồng bits không bị nén Trong hầu hết trường hợp liệu truyền qua moden
(12)3.4.3 Digitized documents (cont.)
Tổ chức ITU-T đưa chuẩn
+ T2(Group 1) sử dụng + T3(Group 2)
+ T4(Group 3) PSTN + T6(Group 4) ISDN Tỷ lệ nén 10:1
Sau phân tích tần số xuất bits trắng đen liền kề
nhau đưa codeword
+ termination-codes table : biểu diễn mã vi sai màu trắng
màu đen từ 063 điểm ảnh bước điểm ảnh
+ make-up codes table : biểu diễn mã vi sai màu trắng màu
(13)(14)3.4.3 Digitized documents (cont.)
Kỹ thuật overscaning sử dụng nghĩa tất dịng bắt đầu
với bit trắng Bên nhận biết codeword ln ln liên quan tới màu trắng thay màu trắng or màu đen sử dụng bảng termination-codes table make-up codes table
gọi : modified Huffman codes
Nếu khơng có giao thức check lỗi PSTN ,khi sảy lỗi
đường truyền bên nhận bắt đầu dịch codeword ranh giới bit bị lỗi bên nhận bất đồng không thể giải mã
Để cho phép đồng lại kết thúc dòng chèn thêm mã EOL(end of
line)
(15)3.4.3 Digitized documents (cont.)
Mỗi dịng qt mã hóa độc lập One-dimensinal coding
One-dimensinal coding làm việc tốt tài liệu chứa ký tự
vẽ
negative compression ratio : số bít gửi nén lớn số bits
khi khơng nén
Vì lý mã hóa T6(Group 4) định nghĩa.Nó tùy
chọn Group 3(máy fax) lại bắt buộc Group4
Khi hỗ trợ máy Group ,EOL code thêm vào cuối
dòng
(16)3.4.3 Digitized documents (cont.)
Ký tự gọi modified – modified READ(MMR)
coding two-dimensional coding (2D)
Mã hóa MMR liên quan tới mã hóa vi sai với dòng xác định
bằng việc so sánh nội dung dòng gọi : coding Line(CL)
(17)3.4.3 Digitized documents (cont.)
Có chế độ mã hóa vi sai : + Pass mode
(18)(19)3.4.4 Digitized pictures
Hình ảnh bao gồm dạng : + Đơn sắc
+ Ảnh màu
Dung lượng vào khoảng 37kb đến 2.4Mb Ảnh hưởng đến ứng
dụng tương tác
Dùng nén two-deminsional để giảm thời gian truyền
Hầu hết phương pháp nén ảnh dựa tiêu chuẩn
(20)3.4.5 JPEG
Phương pháp nén ảnh JPEG (Joint Photographic Experts Group
ISO/ITU/IEC) phương pháp nén ảnh hiệu quả, có tỷ lệ nén ảnh tới vài chục lần Tuy nhiên ảnh sau giải nén khác với ảnh ban đầu định nghĩa tiêu chuẩn IS 10918
Baseline mode (chế độ ):dùng việc nén hình ảnh đơn
sắc số hóa ảnh màu, sử dụng ứng dụng truyền thông đa phương tiện
Các giai đoạn nén ảnh : giai đoạn
Image/Block Preparation (chuẩn bị hình ảnh, khối) Forward DCT (Chuyển tiếp DTC)
Quantization (Lượng tử hoá)
(21)(22)3.4.5 JPEG(cont.)
Dùng ma trận chiều để biểu diễn hình ảnh
Trong trường hợp ảnh đơn sắc sử dụng ma trận chiều để thiết
(23)3.4.5 JPEG(cont.)
Ảnh màu : CLUT(color look-up table bảng tìm kiếm màu)
được sử dụng đại diện R,G,B ta thay bằng: Y ,Cb,Cr
(24)3.4.5 JPEG(cont.)
Một file hình ảnh gốc lựa chọn chuẩn bị tập hợp giá trị
nén riêng biệt cách sử dụng DCT.Nó tốn thời gian ma trận chia tập ma trận nhỏ (8x8) gọi ma trận phụ
(25)3.4.5 JPEG(cont.)
2.Forward DCT
DCT :Chuyển đổi ma trận hai chiều giá trị pixel vào ma trận
tương đương thành phần tần số Thay biểu diễn ảnh thành ma trận điểm ảnh, biểu diễn thành ma trận tần số thay đổi điểm ảnh giảm việc biểu diễn, lưu trữ ảnh
Mỗi giá trị pixel sử dụng bít Từ đến 255 cho giá trị mức xám
(26)(27)3.4.5 JPEG(cont.)
Trong DCT
Tất 64 mục giá trị ma trận input P [x, y] đóng góp cho mục
trong ma trận chuyển đổi F [i, j]
Đối với i = j = 0, cos (0) = giá trị vị trí F [0,0] giá trị trung
bình tất 64 giá trị ma trận biết đến hệ số DC
Tất giá trị khác ma trận chuyển đổi có tần số hệ số liên quan với
chúng - ngang (x = 17 y = 0), theo chiều dọc (x = y = 17) hai (x = 17 cho y = l7) gọi hệ số AC
Đối với j = có hệ số tần số quét ngang có mặt gia tăng tần số cho i
= 17
(28)(29)3.4.5 JPEG(cont.)
Quantization: lượng tử hóa
Mắt phản ứng chủ yếu để DC thành phần tần số thấp thay
đổi theo tần số không gian Do ngưỡng giá trị sử dụng khác cho tổng số 64 hệ số DCT
Lượng tử hoá trình làm giảm tầm quan trọng trình DC Lượng tử hố làm giảm tầm quan trọng DC hệ số AC để
giảm băng thơng
Các tính tốn hệ số lượng liên quan đến việc phân chia hệ
(30)3.4.5 JPEG(cont.)
Chúng ta suy từ số quantization error tối đa cộng
(31)3.4.5 JPEG(cont.)
(32)3.4.5 JPEG(cont.)
Entropy Coding :
Giai đoạn mã hóa liệu ngẫu nhiên bao gồm bước sau:
1 Vectoring
(33)3.4.5 JPEG(cont.)
Các thuật tốn mã hóa liệu Entropy hoạt động ma trận chiều giá
một véc tơ Tuy nhiên, sản lượng lượng tử 2-D.Vì vậy, giá trị đại diện hình thức đơn kích thước véc tơ
Ngoài ra, tất hệ số tần số cao trình tự để làm cho hình thức
đại diện thích hợp cho nén
Đầu tiên khác biệt mã hóa, mà áp dụng cho hệ số DC
(34)3.4.5 JPEG(cont.)
(35)3.4.5 JPEG(cont.)
Differential encoding :
Các giá trị khác biệt ln ln mã hóa tương đối
khơng Các giá trị khác biệt sau mã hóa hình thức (SSS, giá trị)
+ SSS trường cho biết số bit cần thiết để mã hóa giá trị + Lĩnh vực giá trị bit thực tế đại diện cho giá trị
(36)(37)3.4.5 JPEG(cont.)
Như thấy:
Một giá trị tích cực sau mã hóa cách sử dụng unsigned
nhị phân
Số lượng bit cần thiết để mã hóa giá trị xác định cường độ
nó
Cũng lưu ý giá trị số khơng mã hóa sử dụng đơn bit
(38)(39)3.4.5 JPEG(cont.)
Huffman encoding :
Nén thu cách thay chuỗi dài
chữ số nhị phân chuỗi codewords ngắn nhiều, (tương đối tần số xuất hiện)
Huffman thuật tốn mã hóa
Đối với khác biệt hệ số DC mã hóa khối,bit lĩnh vực
(40)(41)3.4.5 JPEG(cont.)
(42)(43)3.4.5 JPEG(cont.)
Giải thích ví dụ 3.8 sau
Các lĩnh vực SSS sau sử dụng để xác định số bit giá trị lĩnh
vực thời gian dài sau đọc giải mã đó, lặp lặp lại q trình từ mã EOB nhận hệ số cịn lại tất số khơng
Bởi việc sử dụng codewords chiều dài thay đổi khác
(44)(45)3.4.5 JPEG(cont.)
Frame Building :
Frame Header :
+ Chiều rộng chiều cao hình ảnh pixel
+ Số lượng loại thành phần sử dụng để đại diện cho hình
ảnh (CLUB, RGB, YCbCr)
+ Số hóa liệu định dạng sử dụng: (4:2:2,4; 2, 0, vv) Scan Header :
+ Danh tính thành phần (RGB vv)
Số lượng bit sử dụng để số hóa thành phần
Bảng lượng tử hóa giá trị sử dụng để mã hóa
(46)(47)(48)