Kỹ thuật nén hình
Những bước đi ngoạn mục của kỹ thuật nén hình ảnh
JPEG - JPEG2000
5 năm trước đây sự cố Y2K đã làm cho mọi người phải rất vất vả để khắc phục. Cùng thời điểm đó một tiêu chuẩn được hình thành để rồi lặng lẽ từng bước phục vụ chúng ta trong giai đoạn hiện nay và chắc rằng sẽ định dạng rất phổ biến trong thời gian tới. Đó là định dạng nén hình ảnh JPEG2000. Với tiêu chí dung lượng nhỏ hơn nhưng chất lượng hình ảnh cao hơn.
Nhiều định dạng khác nhau để mô tả việc lưu trữ một file hình ảnh như: .bmp; .tif; .pcx; .gif; .jpg... Trong số đó hai định dạng .gif và .jpg (hay .jpeg) được sử dụng rộng rãi nhất do khả năng nén ảnh tốt của chúng, còn .bmp thường cho file ảnh với dung lượng lớn hơn nhiều so với .jpeg.
Có nhiều phương pháp nén ảnh, nhưng đều dựa trên nguyên tắc tìm ra các “phần tử thừa” trong dữ liệu và mã hóa chúng theo nhiều mức độ khác nhau. Một công nghệ nén ảnh tương đối hiệu quả có thể làm việc với các ảnh kích cỡ lớn, nhiều màu đó là công nghệ JPEG - viết tắt của Joint Photographic Experts Group (Hiệp hội các chuyên gia hình ảnh). Kỹ thuật này có thể đạt được hệ số nén hơn tám mươi lần so với ảnh gốc. Tuy nhiên, hệ số nén càng cao thì hình ảnh sau khi giải nén sẽ càng bị sai lệch nhiều hơn, nó chỉ gần giống như ban đầu chứ không đạt hoàn toàn như hình ảnh gốc. Dù sao thì với mắt thường rất khó nhận ra điều khác biệt.
Nguyên lý của phương pháp nén JPEG là: Cắt hình ảnh thành từng khối nhỏ, phân tích tất cả các dữ liệu về màu sắc, độ sáng mà các khối đó chứa bằng các phương trình ma trận. Ảnh màu trong không gian RGB (Red, Green, Blue) được chuyển đổi qua hệ YUV. Trong khi thị giác của con người lại rất nhạy cảm với hệ Y, ít nhạy cảm hơn nhiều với hệ U, V. Hệ thống sẽ nén thành phần Y của ảnh ở mức độ ít hơn nhiều so với U và V. Kế tiếp là dùng biến đổi Cosin rời rạc, sau nữa là mã hóa theo phương pháp Hoffman. Khi giải nén ảnh, các bước thực thi sẽ làm ngược lại quá trình nói trên.
Như đã trình bày, kỹ thuật nén JPEG sẽ làm mất thông tin lúc giải nén, càng nén với hệ số cao thì thông tin càng mất nhiều khi bung. Vì vậy để giải quyết vấn đề này, tháng 12/1999 một bản phác thảo tiêu chuẩn nén hình ảnh theo công nghệ mới JPEG2000. Tháng 8/2000, bản phác thảo về tiêu chuẩn JPEG2000 đã được lưu hành trong giới chuyên gia hình ảnh. Sau đó nó đã được công nhận là tiêu chuẩn quốc tế vào tháng 12/2000 và được ISO hợp thức hóa năm nay để cho phép ứng dụng vào các hệ xử lý, phân phối.
Với JPEG2000 kỹ thuật xử lý hình ảnh sẽ đạt được những kết quả rất ngoạn mục vì có thể nén nhỏ từ 100-200 lần mà hình ảnh không sai sót bao nhiêu so với hình ảnh gốc. Nhưng đâu là điểm khác biệt để kỹ thuật JPEG2000 vượt trội hơn hẳn so với JPEG?
JPEG2000 là hệ thống mã hóa hình ảnh mà kỹ thuật nén dựa trên kỹ thuật sóng ngắn. Là một tiện ích toán học cho phép mô tả bằng một công thức đơn giản những gì xảy ra tại một thời điểm chính xác của tín hiệu. Với một chuỗi sóng ngắn, chỉ cần biểu diễn bằng vài công thức, đường biểu diễn không đều mà không cần phải mô tả đặc tính của từng điểm một. Và lẽ dĩ nhiên sẽ rất đắc lực khi phân tích tỉ mỉ một file ảnh kỹ thuật số.
Thuật toán trong kỹ thuật JPEG2000 là chọn một số nhỏ các sóng ngắn, các sóng này được lập lại ở những nơi khác nhau, tỷ lệ khác nhau đã mô tả chính xác tín hiệu của hình ảnh. File ảnh nén không chứa nhiều hơn số lượng chỉ vị trí và giãn nở của từng sóng ngắn. Và kỹ thuật mã hóa theo từng khối, theo từng khu vực ưu tiên của hình ảnh (ROI -Regional Of Interest) được áp dụng cũng là một tiến bộ đáng kể trong thuật toán mã hóa JPEG2000
Được ISO công nhận cũng có nghĩa là trong một tương lai gần JPEG2000 sẽ được thương mại hóa thông qua nền công nghiệp kỹ thuật số mà lợi ích mang lại phù hợp nhất đó là chẩn đoán hình ảnh từ xa trong Y khoa, hình ảnh trên Internet, thậm chí có thể là phim ảnh kỹ thuật số thông qua định dạng Motion JPEG2000. Chắc chắn các thiết bị di động như máy tính cầm tay và điện thoại di động cũng sẽ không bỏ qua chuẩn nén hình ảnh này…
Một trong những software ứng dụng JPEG2000!
tải bản dùng thử 60 ngày tại http://www.morgan-multimedia.com/
Theo Thanh Niên
Một chút kinh nghiệm về mua máy chụp hình kỹ thuật số
Một trong những quan tâm hàng đầu của người mua máy ảnh số là độ phân giải của máy ảnh. Máy có độ phân giải càng cao, càng tốt. Tuy nhiên, trên thực tế không phải lúc nào độ phân giải cao thì chất lượng ảnh cũng tốt.
Cầm chiếc máy Mustek 5500z của Đài Loan trên tay, anh Tùng chắc mẩmnhững bức ảnh chụp khi in ra sẽ đẹp. Sau một ngày "săn ảnh" trên đường, anh háo hức vào tiệm ảnh để in tráng. Những bức ảnh chụp từ chiếc máy 5 megapixel - mà từ thông thường vẫn gọi là "năm chấm" - cũng tạm được, nhất là khi chụp ban ngày. Còn những tấm chụp buổi chiều, khi trời mưa, cứ mờ mờ. Trong khi đó, ảnh in từ chiếc máy Canon Slim 2.0 cũ rích từ hồi nào vẫn cho ảnh rõ nét.
Năm chấm theo công nghệ nào?
Anh Tuấn, phụ trách bán hàng ở một công ty cho biết, máy ảnh Mustek sử dụng công nghệ CMOS. Để làm cho giá thành hạ, nhà sản xuất đã sử dụng những công nghệ để làm giảm giá thành, khiến cho chất lượng hình ảnh không cao. Trong khi đó, máy ảnh Canon Slim 2 megapixel, tuy có độ phân giải nhỏ nhưng sử dụng chíp cảm biến hình ảnh CCD, chất lượng cao.
Anh Tuấn nói: "Có thể thấy rõ chất lượng ảnh thông qua dung lượng lưu trữ. Bình thường, một máy ảnh 5 chấm, lưu ảnh ở độ phân giải tối đa thì kích thước khoảng 2,2 MB. Trong khi máy ảnh Mustek chỉ lưu tối đa là 1,2 MB".
Một cách phân biệt khác, theo anh Tuấn là xem hình ảnh hiển thị ở màn hình LCD để so sánh. Tất nhiên, cách này chỉ có tính tương đối, vì phụ thuộc chất lượng màn hình LCD.
Hai công nghệ chính
Giữ vai trò quan trọng trong máy ảnh số là thiết bị cảm biến hình ảnh. Hai công nghệ cảm biến hình ảnh chính hiện nay là CCD và CMOS. Cả hai đều có những ưu và nhược điểm và việc lựa chọn công nghệ nào phụ thuộc vào ứng dụng, cũng như nhà sản xuất.
Nguyên lý hoạt động của hai loại cảm biến đều tương tự nhau: biến ánh sáng thành điện năng. Bạn có thể hình dung bộ cảm biến là một tấm lưới gồm hàng triệu ô nhỏ, trong đó mỗi ô sẽ biến đổi ánh sáng từ vật thể thành điện năng.
Điểm khác biệt giữa CCD và CMOS là khâu đọc dữ liệu từ các ô cảm biến. Ở CCD (Charge coupled device), điện năng được truyền qua chíp và được ghi nhận (đọc) giá trị dữ liệu ở đầu cuối. Tại đây, tín hiệu được chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Trong hầu hết các cảm biến CMOS, tín hiệu được khuếch đại nhờ một số transistor bên trong và truyền tín hiệu qua dây dẫn. Dùng CMOS sẽ không cần phải có bộ chuyển đổi tín hiệu từ kỹ thuật tương tự sang kỹ thuật số. Do vậy, máy ảnh sử dụng chíp CMOS sẽ có kích thước nhỏ hơn, tiêu thụ điện năng ít hơn. Thông thường, chíp CMOS tiêu thụ điện chỉ bằng 1/5 hay 1/10 nếu so với CCD. Tuy nhiên, do thực hiện quá nhiều nhiệm vụ khiến cho độ nhiễu cao, chất lượng hình ảnh bị giảm đi.
Tốc độ xử lý khung hìnhgiữa CCD và CMOS cũng rất khác biệt. Tốc độ của CCD là 30 khung hình/giây. Một CCD đơn sắc có độ phân giải chuẩn là 350 -500 dòng, nếu tối đa có thể đạt 600 dòng. Trong khi đó, độ phân giải và khả năng hiển thị màu trung thực của CMOS thấp hơn. Nếu phóng to bức ảnh sẽ bị hạt. Tuy nhiên, CMOS xử lý hình ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu tốt hơn CCD.
Xét về công nghệ chế tạo, CCD được sản xuất theo quy trình công nghệ khá đặc biệt nên nó có khả năng truyền tín hiệu trung thực. Chính vì vậy mà CCD được dùng trong các thiết bị đòi hỏi hình ảnh trung thực, nhạy sáng. Còn CMOS được chế tạo theo công nghệ sản xuất bộ vi xử lý. CCD tạo ra hình ảnh chất lượng cao, ít nhiễu. CMOS được chế tạo từ một sản phẩm bán dẫn thông thường, nên chi phí sản xuất thấp. Bù lại, CCD đã được sản xuất công nghiệp trong một thời gian dài nên công nghệ hoàn thiện hơn.
Chính điều này khiến cho công nghệ CMOS chỉ áp dụng ở các loại máy ảnh rẻ tiền. Giá của máy Mustek "năm chấm" anh Tùng mua chỉ có 190 USD, trong khi giá máy hàng hiệu, cùng độ phân giải như vậy không dưới 400 USD.
Ai sẽ thắng?
Nhiều nhà công nghiệp dự báo CMOS sẽ thắng thế trong tương lai. Trên thực tế, với những ưu điểm của CCD, khả năng cả hai cùng tồn tại sẽ lớn hơn nhiều. Trong vài, ba năm tới, CMOS sẽ xuất hiện nhiều ở dòng máy giá rẻ, tiêu tốn điện, điện năng thấp, còn CCD vẫn giữ vị trí độc tôn ở các dòng máy cao cấp. Gần đây, Canon đã đưa ra sản phẩm Canon D30 sử dụng chip CMOS có chất lượng hình ảnh không thua gì loại dùng CCD.
Theo SGTT
Thống kê hiện tại
Hiện đang có 0 thành viên và 1 bạn đọc.
Kiểu: