Chương 1: Giới thiệu chung • Chương 2: Xử lý dữ liệu đa phương tiện • Chương 3: Hệ thống truyền thông đa phương tiện • Chương 4: Ứng dụng đa phương tiện Tài liệu tham khảo 1. Jens-Rainer Ohm, “Multimedia Communication Technology”, Springer-Verlag Berlin 2014. W i l l i a m S t a l l i n g s , “ D a t a a n d C o m p u t e r Communication”, Prentice Hall – New Jersey 2007 3. Gibson, Editor, “Multimedia Communication”, Academic Press, San Diego, CA, USA, 2001.L Ball, “Multimedia Network Integration and Management”, McGraw-Hill, 1996.
Tài liệu tham khảo 5. Tsichritzis, “Multimedia Programming”, Addison-Wesley, New York, 1995. Kou, “Digital Image Compression”, Kluwer publishers, London 1995. Solari, “Digital Video and Audio Compression”, McGraw-Hill, 1997.
No Pain, No Gain • Đề cương 60 câu hỏi ▫ Bao quát tất cả các vấn đề về truyền thông đa phương tiện • Bài tập ▫ Không nằm trong 60 câu hỏi ▫ Được trình bày trong bài giảng ▫ Đề thi gồm ≥ 7 câu hỏi ▫ Không dùng tài liệu ▫ Bao quát tất cả chương GIỚI THIỆU CHUNG Trần Quang Đức Định nghĩa • Dữ liệu đa phương tiện: ▫ Dữ liệu đa phương tiện = Tổng hợp của nhiều kiểu dữ liệu (văn bản, âm thanh, audio, video và hình ảnh). • Truyền thông đa phương tiện là sự kết hợp của hai công nghệ: Xử lý dữ liệu đa phương tiện và Mạng truyền thông. • Ứng dụng: Hội nghị truyền hình, đào tạo từ xa e- learning, giải trí, và giám sát từ xa v. Dữ liệu và Tín hiệu • Để truyền đi, dữ liệu phải chuyển sang tín hiệu.
Tín hiệu có dạng sóng điện từ lan truyền trong những môi trường khác nhau, tùy thuộc vào phổ tín hiệu. • Dữ liệu có thể là tương tự hoặc số. Dữ liệu tương tự lấy giá trị liên tục trong một khoảng thời gian (ví dụ: âm thanh và video). Dữ liệu số lấy giá trị rời rạc (ví dụ: văn bản hoặc số tự nhiên).
• Tín hiệu có thể là tương tự hoặc số. Tín hiệu tương tự có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian. Tín hiệu số được xác định trên một tập rời rạc theo thời gian. Tín hiệu tuần hoàn và không tuần hoàn • Một tín hiệu x(t) được gọi là tuần hoàn nếu tốn tại một hằng số T0 sao cho x(t)=x(t+T0).
• Tín hiệu không tuần hoàn luôn thay đổi không có tập giá trị hay chu kỳ nào được được lập lại theo thời gian. • Trong truyền thông, người ta thường sử dụng tín hiệu tương tự tuần hoàn và tín hiệu số không tuần hoàn. Dữ liệu Đa phương tiện • Văn bản: Tập hợp của các ký tự, mỗi ký tự được biểu diễn bởi một số lượng bit nhất định, được gọi là từ mã. • Ảnh tĩnh: Tập hợp của các điểm ảnh trong không gian hai chiều.
Mỗi điểm ảnh được biểu diễn bằng một số lượng bit nhất định. • Âm thanh và Video: Một dạng dữ liệu tương tự có giá trị thay đổi theo thời gian (ví dụ, nói chuyện điện thoại có thể diễn ra trong vài phút, trong khi một bộ phim có thể kéo dài hàng giờ. • Animation: Tập hợp của ảnh đồ họa. Phân loại dữ liệu Đa Phương Tiện • Dữ liệu tự nhiên và nhân tạo ▫ Dữ liệu tự nhiên (natural): được thu nhận trực tiếp từ thế giới thực (ví dụ?).
▫ Dữ liệu nhân tạo (artificial): thông tin được tạo ra từ máy tính (ví dụ?). • Dữ liệu rời rạc và liên tục ▫ Dữ liệu rời rạc: chỉ bao gồm các chiều về không gian (ví dụ?). ▫ Dữ liệu liên tục: Bao gồm các chiều về cả thời gian và không gian (ví dụ?) Phân loại dữ liệu Đa Phương Tiện Âm thanh Video Animation Liên tục Liên tục Ảnh tĩnh Văn bản Đồ họa Rời rạc Rời rạc Thu nhận từ thế giới thực Tạo ra bởi máy tính Văn bản • Văn bản thô (Plain text) ▫ Không định dạng ▫ Ký tự ở dạng nhị phân ▫ Sử dụng mã ASCII ▫ Tất cả các ký tự có cùng kiểu và kiểu chữ • Rich text (RTF) ▫ Có định dạng ▫ Lưu thông tin định dạng bên cạnh từ mã của ký tự ▫ Nhiều chuẩn khác nhau ▫ Ký tự có nhiều kích cỡ, hình dạng và kiểu dáng Mã hóa và Nén Văn Bản • Mã hóa văn bản ▫ ASCII Chuẩn truyền thống (7 bit – 128 ký tự) Chuẩn mở rộng (8 bit – 256 ký tự) ▫ Unicode Hệ thống 16 bit (65,536 ký tự) > 110,187 ký tự đồ họa và điều khiển • Nén văn bản ▫ Phương pháp thống kê: Mã Huffman ▫ Phương pháp từ điền: Lempel-Ziv ▫ Tỷ lệ nén: 1/2 - 2/3 kích thước văn bản Đồ Họa • Văn bản có thể chỉnh sửa, chứa các thông tin cấu trúc như đường thẳng, hình tròn v.v… • Thường được tạo ra bởi các chương trình máy tính như Corel Draw, Adobe Illustrator The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted.
Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. Ảnh Tĩnh • Tập hợp các điểm ảnh trong không gian 2 chiều ▫ Điểm ảnh: phần tử nhỏ nhất biểu diễn ảnh ▫ Điểm ảnh được biểu diễn bởi một số lượng bit nhất định ▫ Pixel depth: số lượng bit biểu diễn một điểm ảnh • Không chứa thông tin cấu trúc • Ảnh đưa vào máy tính bằng máy quét (scanner) Computer Synthesized Software image Capture and A/D Camera Scanned image conversion Ảnh Tĩnh (Tiếp) • Ví dụ về ảnh tĩnh ▫ Ảnh nhị phân: pixel depth 1 ▫ Ảnh đa mức xám: pixel depth 8 ▫ Ảnh màu: pixel depth 24 Điểm ảnh (RGB) Đồ Họa và Ảnh Tĩnh • Đồ họa ▫ Có thể chỉnh sửa, thay đổi ▫ Chứa các thông tin cấu trúc ▫ Nội dung ngữ nghĩa được bảo toàn lúc trình chiếu ▫ Miêu tả bằng các đối tượng • Ảnh tĩnh ▫ Không thể chỉnh sửa, thay đổi ▫ Không ý thức được các thông tin cấu trúc ▫ Nội dung ngữ nghĩa không được bảo toàn lúc trình chiếu ▫ Miêu tả bằng các điểm ảnh Nén Ảnh • Nén không mất mát thông tin ▫ Mã loạt dài (RLC) ▫ Mã từ điền Lempel-Ziv ▫ GIF, BMP, TIFF • Nén mất mát thông tin ▫ Nén dựa trên các biến đổi không gian (Transform coding) ▫ Giảm mẫu kênh màu (Chroma sub-sampling) ▫ JPEG, JPEG2000 Video • Video – Chuỗi ảnh ▫ Tự nhiên hoặc nhân tạo ▫ Tập hợp của các ảnh tĩnh • Tỷ lệ khung hình (Frame rate) ▫ NTSC (Mỹ, Nhật Bản): 30 khung hình/s ▫ PAL (Châu Âu): 25 frames/s ▫ SECAM (Pháp): 24 khung hình/s ▫ HDTV: 50/60 khung hình/s ▫ UHDTV: 120 khung hình/s Video và Animation • Cả hai đều là chuỗi các ảnh tĩnh hoặc đồ họa được trình chiếu trong một khoảng thời gian để tạo ra cảm giác chuyển động. • Video – Chuỗi ảnh ▫ Tự nhiên hoặc nhân tạo ▫ Chuỗi các ảnh tĩnh • Animation – Chuỗi ảnh đồ họa ▫ Tạo ra bằng máy tính ▫ Lưu tập hợp của các đối tượng ▫ Chuyển động của các đối tượng dựa trên tính toán Nén Video • International Telecommunication Union (ITU-T) ▫ H.261: ISDN Video Phone (px64 kb/s) ▫ H.
263: PSTN Video Phone (<64 kb/s) ▫ H.26L: Nhiều ứng dụng khác nhau (<64 kb/s) Truyền hình theo yêu cầu, Video Mail • International Organization for Standard (ISO) ▫ MPEG-1 Video: CD-ROM (1.2 Mb/s) ▫ MPEG-2 Video: SDTV, HDTV (4-80 Mb/s) ▫ MPEG-4 Video: Nhiều ứng dụng khác nhau (24-1024 kb/s) Âm thanh • Âm thanh (âm thanh thoại, âm nhạc, tiếng ồn) ▫ Tín hiệu tương tự một chiều biến thiên theo thời gian ▫ Được lan truyền dựa trên áp suất và tương tác giữa các phân tử trong môi trường truyền dẫn. • Sóng âm thanh: Có dạng hình sin với các đặc trưng ▫ Tần số ▫ Bước sóng ▫ Biên độ • Tai người: 20-20,000 Hz. Giới hạn trên giảm dần theo tuổi tác. Âm thanh số • Tín hiệu âm thanh được chuyển sang dạng số ▫ Lấy mẫu ▫ Lượng tử hóa • Tần số lấy mẫu ▫ Âm thanh thoại: 8 kHz ▫ CD-audio: 44.1 kHz • Lượng tử hóa ▫ Âm thanh thoại: 8 bit ▫ CD-audio: 16 bit • Nén audio ▫ Nén không mất mát thông tin: FLAC, Apple Lossless ▫ Nén mất mát thông tin: MP3 (Tỷ lệ nén: 50-60%) Mô hình Truyền dữ liệu đơn giản Transmission Source Transmitter Receiver Destination System • Thiết bị nguồn tạo ra dữ liệu cần truyền (ví dụ?) • Thiết bị truyền chuyển đổi và mã hóa dữ liệu thánh sóng điện từ để truyền đi trong môi trường truyền dẫn.
• Hệ thống truyền dẫn có thể là đường truyền hoặc mạng máy tính để kết nối giữa thiết bị nguồn và đích. • Thiết bị nhận chuyển đổi tín hiệu điện từ thành dạng dữ liệu có nghĩa với thiết bị đích. • Thiết bị đích nhận dữ liệu từ thiết bị nhận. Nhiệm vụ của Truyền Thông Tận dụng hệ thống truyền thông Điều khiển dòng Tạo ra giao tiếp, kết nối Đánh địa chỉ Tạo ra tín hiệu Định tuyến Đồng bộ hóa Khôi phục trạng thái Quản lý trao đổi thông tin An toàn an ninh mạng Xác định và sửa lỗi Quản lý mạng máy tính Hệ phân tán Đa phương tiện • Hệ phân tán đa phương tiện bao gồm truyền và phân tán dữ liệu đa phương tiện trên mạng máy tính • Máy chủ đa phương tiện ▫ Silicon Graphic ▫ HP Media Server • Mạng đa phương tiện ▫ PSTN/Data Network etc.
• Máy khách đa phương tiện Hệ phân tán Đa phương tiện (Tiếp) • Hệ thống truyền thông thời gian thực ▫ Thu nhận, nén và truyền trực tiếp dữ liệu đa phương tiện (ví dụ?) • Hệ thống truyền dữ liệu đã được lưu trữ ▫ Dữ liệu được nén và lưu ở máy chủ. Hệ thống truyền dữ liệu này đến một hoặc nhiều thiết bị nhận (ví dụ?) • Khác biệt giữa hai hệ thống ▫ Thu nhận dữ liệu: Thời gian thực so với thu nhận từ trước. ▫ Nén dữ liệu: Nén thời gian thực/nén ngoại tuyến?, nén có thể hiệu chỉnh trong quá trình truyền? Hệ phân tán Đa phương tiện (Tiếp) • Yêu cầu với những ứng dụng đa phương tiện trên mạng ▫ Yêu cầu về độ trễ ▫ Yêu cầu về chất lượng Yêu cầu về trình chiếu Yêu cầu về đồng bộ dữ liệu Yêu cầu về tính liên tục Phù hợp trong điều kiện mất mát thông tin • Vấn đề với mạng dữ liệu đa phương tiện ▫ Bật cập giữa kích thước dữ liệu và băng thông ▫ Bất cập giữa nhu cầu của người dùng và khả năng đáp ứng của mạng.