Xem mẫu
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA THIẾT KẾ VÀ SÁNG TẠO ĐA PHƯƠNG TIỆN
*****
GIÁO TRÌNH BÀI GIẢNG
(Phương pháp đào tạo theo tín chỉ)
TÊN HỌC PHẦN:
IT
XỬ LÝ VÀ TRUYỀN THÔNG ĐA
PHƯƠNG TIỆN
Mã học phần: CDT1307
PT
(02 tín chỉ)
Biên soạn
ThS. HÀ ĐÌNH DŨNG
TS. VŨ HỮU TIẾN
LƯU HÀNH NỘI BỘ
Hà Nội, 11/2014
MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................................................2
DANH SÁCH HÌNH VẼ .........................................................................................................................8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ VÀ TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ....................11
1.1.
Định nghĩa về đa phương tiện ............................................................................... 11
1.2.
Dữ liệu đa phương tiện ......................................................................................... 11
1.2.1. Phân loại dữ liệu đa phương tiện .......................................................................... 11
1.2.2. Ứng dụng của của dữ liệu trong truyền thông Đa phương tiện ............................ 12
1.3.
Xử lý dữ liệu đa phương tiện ................................................................................ 14
1.4.
Truyền thông đa phương tiện ................................................................................ 14
1.4.1. Khái niệm về truyền thông.................................................................................... 14
1.4.2. Mô hình truyền thông tổng quát ........................................................................... 15
1.4.3. Sự hình thành các mạng viễn thông ...................................................................... 16
2.1.
IT
CHƯƠNG 2. XỬ LÝ ĐA PHƯƠNG TIỆN...........................................................................................18
Xử lý văn bản ........................................................................................................ 18
2.1.1. Giới thiệu về dữ liệu văn bản ................................................................................ 18
2.1.2. Quá trình xử lý văn bản ........................................................................................ 20
PT
2.1.3. Định dạng văn bản ................................................................................................ 21
a.
Định dạng văn bản text ............................................................................................. 21
b.
Định dạng văn bản rich text...................................................................................... 22
c.
Định dạng văn bản doc (.doc, .docx) ........................................................................ 22
2.1.4. Nén văn bản .......................................................................................................... 22
2.1.4.1.
2.1.4.2.
Mã hóa Run-length ........................................................................................ 23
Mã hóa thống kê Huffman ............................................................................. 23
a.
Tổng quan về mã thống kê ....................................................................................... 23
b.
Nguyên lý mã hóa Huffman ..................................................................................... 24
c.
Ưu nhược điểm ......................................................................................................... 25
2.1.4.3.
Mã hóa Lempel –Zive Welch ........................................................................ 26
a.
Tổng quan về mã LZW ............................................................................................. 26
b.
Nguyên lý mã hóa LZW ........................................................................................... 26
c.
Giải mã LZW ............................................................................................................ 27
2.2.
Xử lý âm thanh...................................................................................................... 28
2.2.1. Đặc trưng của âm thanh ........................................................................................ 28
2.2.1.1.
Tần số ............................................................................................................ 29
2
2.2.1.2.
Hiệu ứng Doppler .......................................................................................... 29
2.2.1.3.
Băng thông..................................................................................................... 30
2.2.1.4.
Hài âm ........................................................................................................... 30
2.2.1.5.
Vận tốc âm ..................................................................................................... 31
2.2.2. Mã hóa âm thanh ................................................................................................... 31
2.2.2.1.
Kỹ thuật PCM ................................................................................................ 31
a.
Lấy mẫu .................................................................................................................... 31
b.
Lượng tử hóa ............................................................................................................ 33
c.
Mã hóa ...................................................................................................................... 34
2.2.2.2.
Kỹ thuật điều chế xung mã sai phân (DPCM) ............................................... 34
Nguyên lý : ....................................................................................................................... 34
Sơ đồ khối bộ thu phát: .................................................................................................... 35
2.2.2.3.
Điều chế xung mã sai phân thích ứng (ADPCM) .......................................... 36
IT
2.2.3. Nén âm thanh ........................................................................................................ 37
2.2.4. Một số khái niệm cơ bản ....................................................................................... 37
2.2.5. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật nén âm thanh [6] ................................................. 38
2.2.6. Chuẩn mã hóa audio Mp3 ..................................................................................... 39
2.2.7.1.
2.2.7.2.
2.2.7.3.
2.3.
PT
2.2.7. Một số định dạng file âm thanh ............................................................................ 40
Định dạng wave (*.wav) ................................................................................ 40
Định dạng mp3 (*.mp3) ................................................................................ 40
Định dạng flac (*.flac) ................................................................................... 42
Xử lý hình ảnh ...................................................................................................... 42
2.3.1. Tổng quan về xử lý ảnh ........................................................................................ 42
2.3.2. Thu nhận ảnh ........................................................................................................ 43
2.3.3. Không gian màu. ................................................................................................... 44
2.3.3.1.
RGB ............................................................................................................... 44
2.3.3.2.
YUV .............................................................................................................. 44
2.3.4. Kỹ thuật nén ảnh JPEG ......................................................................................... 45
2.3.5. Nén không tổn hao ................................................................................................ 45
2.3.6. Nén tổn hao ........................................................................................................... 46
2.3.6.1.
Chế độ nén cơ bản ......................................................................................... 46
a.
Biến đổi Cosin rời rạc (Discrete Cosin Tranform) ................................................... 47
b.
Lượng tử hóa ............................................................................................................ 48
c.
Quét zigzag ............................................................................................................... 49
3
d.
Mã hóa có chiều dài thay đổi (Variable Length Coding – VCL) ............................. 49
Mã hóa hệ số DC ............................................................................................................. 49
Mã hóa hệ số AC ............................................................................................................. 50
Ví dụ: 50
Giải: 51
Mã hóa hệ số DC: ............................................................................................................ 51
Mã hóa các hệ số AC: ...................................................................................................... 51
2.3.6.2.
Chế độ nén lũy tiến ........................................................................................ 52
2.3.6.3.
Chế độ nén phân cấp ...................................................................................... 52
2.3.6.4.
Một số định dạng ảnh .................................................................................... 54
2.4.
Xử lý tín hiệu video .............................................................................................. 55
2.5.
Tổng quan về xử lý tín hiệu video ........................................................................ 55
2.6.
Thu nhận hình ảnh video trong tự nhiên ............................................................... 56
IT
2.6.1. Lấy mẫu theo không gian...................................................................................... 56
2.6.2. Lấy mẫu theo thời gian ......................................................................................... 58
2.6.3. Frame và Field ...................................................................................................... 58
2.7.
Nguyên lý nén video ............................................................................................. 58
PT
2.7.1. Kỹ thuật giảm dư thừa thông tin trong miền không gian ...................................... 59
a.
Mã hóa bằng phương pháp dự đoán ......................................................................... 59
b.
Mã hóa bằng phương pháp biến đổi ......................................................................... 60
2.7.2. Kỹ thuật giảm dư thừa thông tin trong miền thời gian ......................................... 61
a.
Ước lượng chuyển động ........................................................................................... 62
b.
Bù chuyển động ........................................................................................................ 63
c.
Mã hóa có chiều dài thay đổi (VLC) ........................................................................ 63
2.7.3. Sơ đồ tổng quát của mã hóa video ........................................................................ 63
a.
Intraframe/Interframe loop ....................................................................................... 64
b.
Ước lượng chuyển động ........................................................................................... 64
c.
Inter/Intra switch....................................................................................................... 64
d.
DCT .......................................................................................................................... 65
e.
Lượng tử hóa ............................................................................................................ 65
f.
Variable Length Coding ........................................................................................... 65
g.
Giải lượng tử (Inverse Quantization) và biến đổi DCT ngược (Inverse DCT) ........ 65
h.
Bộ đệm ...................................................................................................................... 65
2.7.4. Giải nén ................................................................................................................. 65
4
2.7.5. Định dạng hình ảnh video ..................................................................................... 66
a.
Định dạng SIF ........................................................................................................... 66
b.
Định dạng CIF .......................................................................................................... 67
c.
Sub-QCIF, QSIF, QCIF ............................................................................................ 67
d.
HDTV ....................................................................................................................... 67
e.
Ultra HDTV .............................................................................................................. 68
2.7.6. Một số chuẩn mã hóa ............................................................................................ 68
2.7.7. Một số định dạng file video .................................................................................. 70
CHƯƠNG 3. TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ........................................................................71
3.1
Các đặc trưng và yêu cầu của truyền thông đa phương tiện ................................. 71
3.1.1 Các đặc trưng của sản phẩm đa phương tiện ........................................................ 71
3.1.2 Các yêu cầu đối với hạ tầng truyền thông đa phương tiện.................................... 71
3.2
Mô hình phân lớp mạng ........................................................................................ 72
IT
3.2.1 Ý nghĩa của việc phân tầng ................................................................................... 72
3.2.2 Các tiêu chí để xây dựng mô hình các tầng chức năng trong mạng trao đổi thông tin
72
3.2.3 Khái niệm về giao thức, giao diện và chồng giao thức truyền thông ................... 73
PT
3.2.3.1 Khái niệm về giao thức và giao diện: ................................................................ 73
3.2.3.2 Khái niệm về chồng giao thức truyền thông ..................................................... 73
3.2.4 Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI .................................................................. 74
3.2.4.1 Tầng vật lý......................................................................................................... 76
3.2.4.2 Tầng liên kết dữ liệu.......................................................................................... 76
3.2.4.3 Tầng mạng ......................................................................................................... 77
3.2.4.4 Tầng giao vận .................................................................................................... 78
3.2.4.5 Tầng phiên ......................................................................................................... 78
3.2.4.6 Tầng trình diễn .................................................................................................. 79
3.2.4.7 Tầng ứng dụng .................................................................................................. 79
3.3
Hạ tầng truyền thông cố định ................................................................................ 80
3.3.1 Mạng PSTN .......................................................................................................... 80
3.3.1.1 Mạch vòng nội hạt ............................................................................................. 81
3.3.1.2 Trạm chuyển mạch trung tâm............................................................................ 82
3.3.1.3 Trung kế ............................................................................................................ 82
3.3.1.4 Mạng tổng đài nội hạt........................................................................................ 83
3.3.2 Mạng truyền số liệu .............................................................................................. 84
5
nguon tai.lieu . vn
KHOA THIẾT KẾ VÀ SÁNG TẠO ĐA PHƯƠNG TIỆN
*****
GIÁO TRÌNH BÀI GIẢNG
(Phương pháp đào tạo theo tín chỉ)
TÊN HỌC PHẦN:
IT
XỬ LÝ VÀ TRUYỀN THÔNG ĐA
PHƯƠNG TIỆN
Mã học phần: CDT1307
PT
(02 tín chỉ)
Biên soạn
ThS. HÀ ĐÌNH DŨNG
TS. VŨ HỮU TIẾN
LƯU HÀNH NỘI BỘ
Hà Nội, 11/2014
MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................................................2
DANH SÁCH HÌNH VẼ .........................................................................................................................8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ VÀ TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ....................11
1.1.
Định nghĩa về đa phương tiện ............................................................................... 11
1.2.
Dữ liệu đa phương tiện ......................................................................................... 11
1.2.1. Phân loại dữ liệu đa phương tiện .......................................................................... 11
1.2.2. Ứng dụng của của dữ liệu trong truyền thông Đa phương tiện ............................ 12
1.3.
Xử lý dữ liệu đa phương tiện ................................................................................ 14
1.4.
Truyền thông đa phương tiện ................................................................................ 14
1.4.1. Khái niệm về truyền thông.................................................................................... 14
1.4.2. Mô hình truyền thông tổng quát ........................................................................... 15
1.4.3. Sự hình thành các mạng viễn thông ...................................................................... 16
2.1.
IT
CHƯƠNG 2. XỬ LÝ ĐA PHƯƠNG TIỆN...........................................................................................18
Xử lý văn bản ........................................................................................................ 18
2.1.1. Giới thiệu về dữ liệu văn bản ................................................................................ 18
2.1.2. Quá trình xử lý văn bản ........................................................................................ 20
PT
2.1.3. Định dạng văn bản ................................................................................................ 21
a.
Định dạng văn bản text ............................................................................................. 21
b.
Định dạng văn bản rich text...................................................................................... 22
c.
Định dạng văn bản doc (.doc, .docx) ........................................................................ 22
2.1.4. Nén văn bản .......................................................................................................... 22
2.1.4.1.
2.1.4.2.
Mã hóa Run-length ........................................................................................ 23
Mã hóa thống kê Huffman ............................................................................. 23
a.
Tổng quan về mã thống kê ....................................................................................... 23
b.
Nguyên lý mã hóa Huffman ..................................................................................... 24
c.
Ưu nhược điểm ......................................................................................................... 25
2.1.4.3.
Mã hóa Lempel –Zive Welch ........................................................................ 26
a.
Tổng quan về mã LZW ............................................................................................. 26
b.
Nguyên lý mã hóa LZW ........................................................................................... 26
c.
Giải mã LZW ............................................................................................................ 27
2.2.
Xử lý âm thanh...................................................................................................... 28
2.2.1. Đặc trưng của âm thanh ........................................................................................ 28
2.2.1.1.
Tần số ............................................................................................................ 29
2
2.2.1.2.
Hiệu ứng Doppler .......................................................................................... 29
2.2.1.3.
Băng thông..................................................................................................... 30
2.2.1.4.
Hài âm ........................................................................................................... 30
2.2.1.5.
Vận tốc âm ..................................................................................................... 31
2.2.2. Mã hóa âm thanh ................................................................................................... 31
2.2.2.1.
Kỹ thuật PCM ................................................................................................ 31
a.
Lấy mẫu .................................................................................................................... 31
b.
Lượng tử hóa ............................................................................................................ 33
c.
Mã hóa ...................................................................................................................... 34
2.2.2.2.
Kỹ thuật điều chế xung mã sai phân (DPCM) ............................................... 34
Nguyên lý : ....................................................................................................................... 34
Sơ đồ khối bộ thu phát: .................................................................................................... 35
2.2.2.3.
Điều chế xung mã sai phân thích ứng (ADPCM) .......................................... 36
IT
2.2.3. Nén âm thanh ........................................................................................................ 37
2.2.4. Một số khái niệm cơ bản ....................................................................................... 37
2.2.5. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật nén âm thanh [6] ................................................. 38
2.2.6. Chuẩn mã hóa audio Mp3 ..................................................................................... 39
2.2.7.1.
2.2.7.2.
2.2.7.3.
2.3.
PT
2.2.7. Một số định dạng file âm thanh ............................................................................ 40
Định dạng wave (*.wav) ................................................................................ 40
Định dạng mp3 (*.mp3) ................................................................................ 40
Định dạng flac (*.flac) ................................................................................... 42
Xử lý hình ảnh ...................................................................................................... 42
2.3.1. Tổng quan về xử lý ảnh ........................................................................................ 42
2.3.2. Thu nhận ảnh ........................................................................................................ 43
2.3.3. Không gian màu. ................................................................................................... 44
2.3.3.1.
RGB ............................................................................................................... 44
2.3.3.2.
YUV .............................................................................................................. 44
2.3.4. Kỹ thuật nén ảnh JPEG ......................................................................................... 45
2.3.5. Nén không tổn hao ................................................................................................ 45
2.3.6. Nén tổn hao ........................................................................................................... 46
2.3.6.1.
Chế độ nén cơ bản ......................................................................................... 46
a.
Biến đổi Cosin rời rạc (Discrete Cosin Tranform) ................................................... 47
b.
Lượng tử hóa ............................................................................................................ 48
c.
Quét zigzag ............................................................................................................... 49
3
d.
Mã hóa có chiều dài thay đổi (Variable Length Coding – VCL) ............................. 49
Mã hóa hệ số DC ............................................................................................................. 49
Mã hóa hệ số AC ............................................................................................................. 50
Ví dụ: 50
Giải: 51
Mã hóa hệ số DC: ............................................................................................................ 51
Mã hóa các hệ số AC: ...................................................................................................... 51
2.3.6.2.
Chế độ nén lũy tiến ........................................................................................ 52
2.3.6.3.
Chế độ nén phân cấp ...................................................................................... 52
2.3.6.4.
Một số định dạng ảnh .................................................................................... 54
2.4.
Xử lý tín hiệu video .............................................................................................. 55
2.5.
Tổng quan về xử lý tín hiệu video ........................................................................ 55
2.6.
Thu nhận hình ảnh video trong tự nhiên ............................................................... 56
IT
2.6.1. Lấy mẫu theo không gian...................................................................................... 56
2.6.2. Lấy mẫu theo thời gian ......................................................................................... 58
2.6.3. Frame và Field ...................................................................................................... 58
2.7.
Nguyên lý nén video ............................................................................................. 58
PT
2.7.1. Kỹ thuật giảm dư thừa thông tin trong miền không gian ...................................... 59
a.
Mã hóa bằng phương pháp dự đoán ......................................................................... 59
b.
Mã hóa bằng phương pháp biến đổi ......................................................................... 60
2.7.2. Kỹ thuật giảm dư thừa thông tin trong miền thời gian ......................................... 61
a.
Ước lượng chuyển động ........................................................................................... 62
b.
Bù chuyển động ........................................................................................................ 63
c.
Mã hóa có chiều dài thay đổi (VLC) ........................................................................ 63
2.7.3. Sơ đồ tổng quát của mã hóa video ........................................................................ 63
a.
Intraframe/Interframe loop ....................................................................................... 64
b.
Ước lượng chuyển động ........................................................................................... 64
c.
Inter/Intra switch....................................................................................................... 64
d.
DCT .......................................................................................................................... 65
e.
Lượng tử hóa ............................................................................................................ 65
f.
Variable Length Coding ........................................................................................... 65
g.
Giải lượng tử (Inverse Quantization) và biến đổi DCT ngược (Inverse DCT) ........ 65
h.
Bộ đệm ...................................................................................................................... 65
2.7.4. Giải nén ................................................................................................................. 65
4
2.7.5. Định dạng hình ảnh video ..................................................................................... 66
a.
Định dạng SIF ........................................................................................................... 66
b.
Định dạng CIF .......................................................................................................... 67
c.
Sub-QCIF, QSIF, QCIF ............................................................................................ 67
d.
HDTV ....................................................................................................................... 67
e.
Ultra HDTV .............................................................................................................. 68
2.7.6. Một số chuẩn mã hóa ............................................................................................ 68
2.7.7. Một số định dạng file video .................................................................................. 70
CHƯƠNG 3. TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ........................................................................71
3.1
Các đặc trưng và yêu cầu của truyền thông đa phương tiện ................................. 71
3.1.1 Các đặc trưng của sản phẩm đa phương tiện ........................................................ 71
3.1.2 Các yêu cầu đối với hạ tầng truyền thông đa phương tiện.................................... 71
3.2
Mô hình phân lớp mạng ........................................................................................ 72
IT
3.2.1 Ý nghĩa của việc phân tầng ................................................................................... 72
3.2.2 Các tiêu chí để xây dựng mô hình các tầng chức năng trong mạng trao đổi thông tin
72
3.2.3 Khái niệm về giao thức, giao diện và chồng giao thức truyền thông ................... 73
PT
3.2.3.1 Khái niệm về giao thức và giao diện: ................................................................ 73
3.2.3.2 Khái niệm về chồng giao thức truyền thông ..................................................... 73
3.2.4 Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI .................................................................. 74
3.2.4.1 Tầng vật lý......................................................................................................... 76
3.2.4.2 Tầng liên kết dữ liệu.......................................................................................... 76
3.2.4.3 Tầng mạng ......................................................................................................... 77
3.2.4.4 Tầng giao vận .................................................................................................... 78
3.2.4.5 Tầng phiên ......................................................................................................... 78
3.2.4.6 Tầng trình diễn .................................................................................................. 79
3.2.4.7 Tầng ứng dụng .................................................................................................. 79
3.3
Hạ tầng truyền thông cố định ................................................................................ 80
3.3.1 Mạng PSTN .......................................................................................................... 80
3.3.1.1 Mạch vòng nội hạt ............................................................................................. 81
3.3.1.2 Trạm chuyển mạch trung tâm............................................................................ 82
3.3.1.3 Trung kế ............................................................................................................ 82
3.3.1.4 Mạng tổng đài nội hạt........................................................................................ 83
3.3.2 Mạng truyền số liệu .............................................................................................. 84
5