Giáo trình Nhập môn đa phương tiện (Phần 1)

Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
1 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 
BỘ MÔN TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN 
BÀI GIẢNG 
NHẬP MÔN ĐA PHƢƠNG TIỆN 
Thông tin môn học 
Số tín chỉ : 2 
Số tiết lý thuyết : 24 
Số tiết thực hành : 0 
Số tiết thảo luận : 12 
Hệ đào tạo : Đại học 
Ngành đào tạo : Truyền thông đa phương tiện 
Công nghệ truyền thông 
Thái Nguyên, 2015 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
2 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
MỤC LỤC 
Chƣơng 1: Tổng quan về đa phƣơng tiện ....................................................................... 5 
1.1 Giới thiệu chung ......................................................................................................... 5 
1.2 Một số khái niệm cơ bản ............................................................................................ 7 
1.2.1. Thế nào là phương tiện ....................................................................................... 7 
1.2.2. Thế nào là đa phương tiện .................................................................................. 7 
1.2.3. Thế nào là truyền thông đa phương tiện ............................................................. 8 
1.3 Hoàn cảnh sử dụng Multimedia ................................................................................ 10 
1.3.1. Ứng dụng của đa phương tiện ........................................................................... 10 
1.3.2. Tính hiển thị ...................................................................................................... 11 
1.4 Các chuẩn Multimedia thông dụng ........................................................................... 12 
1.4.1. Định nghĩa về chuẩn ........................................................................................ 12 
1.4.2. Vai trò của chuẩn ............................................................................................. 13 
1.4.3. Giới thiệu một số chuẩn ................................................................................... 14 
1.5 Các vấn đề bản quyền đối với các tác phẩm đa phương tiện ................................... 18 
1.5.1. Bản quyền ......................................................................................................... 18 
1.5.2. Vi phạm bản quyền ........................................................................................... 19 
1.5.3. Kết luận ............................................................................................................. 19 
1.6.Tổng quan về quá trính phát triển Multimedia ........................................................ 20 
1.7 Quá trính phát triển một sản phẩm Multimedia ....................................................... 21 
1.8 Các yêu cầu của hệ thống đa phương tiện ................................................................ 30 
1.8.1. Các vấn đề về QoS ............................................................................................ 30 
1.8.2. Các phần tử quan trọng và nhiệm vụ của quản trị QoS .................................... 31 
1.8.3. Thiết bị lưu trữ và quản lý dữ liệu multimedia ................................................. 32 
Chƣơng 2: Ứng dụng của đa phƣơng tiện ..................................................................... 34 
2.1 Giáo dục và đào tạo .................................................................................................. 34 
2.2 Thông tin và bán hàng .............................................................................................. 49 
2.3 Y học ........................................................................................................................ 49 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
3 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
2.4 Hội thảo trực tuyến ................................................................................................... 50 
2.5 Giải trí ...................................................................................................................... 50 
2.6 Các ứng dụng khác ................................................................................................... 51 
Chƣơng 3: Dữ liệu văn bản ............................................................................................. 54 
3.1 Văn bản – các định nghĩa cơ bản ............................................................................. 54 
3.2 Kỹ thuật nén văn bản................................................................................................ 54 
3.2.1. Nén Huffman .................................................................................................... 55 
3.2.2. Nén RLE ........................................................................................................... 59 
3.2.3. Nén LZW .......................................................................................................... 61 
Chƣơng 4: Dữ liệu ảnh .................................................................................................... 66 
4.1. Một số khái niệm cơ bản ......................................................................................... 66 
4.2 Lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh ..................................................................... 67 
4.3. Các giai đoạn chình trong xử lý ảnh ....................................................................... 69 
4.4. Các phần tử cơ bản của hệ thống xử lý ảnh số ........................................................ 70 
4.5 Hệ màu ..................................................................................................................... 74 
4.5.1. Màu sắc ............................................................................................................. 74 
4.5.2. Mô hình màu RGB ............................................................................................ 74 
4.5.3. Mô hình màu CMYK ........................................................................................ 75 
4.5.4. Mô hình màu HSV ............................................................................................ 76 
4.6 Thu nhận và các thiết bị thu nhận ảnh ..................................................................... 77 
4.7 Biểu diễn ảnh ............................................................................................................ 77 
4.7.1. Mô hình Raster ................................................................................................. 77 
4.7.2. Mô hình Vector ................................................................................................. 78 
4.8 Nén ảnh .................................................................................................................... 79 
4.8.1. Nén JPEG .......................................................................................................... 79 
4.8.2. Nén Fractal ........................................................................................................ 82 
Chƣơng 5: Dữ liệu âm thanh .......................................................................................... 84 
5.1. Một số khái niệm cơ bản ......................................................................................... 84 
5.2. Ứng dụng của âm thanh .......................................................................................... 84 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
4 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
5.3. Kỹ thuật Audio số ................................................................................................... 85 
5.4 Giới thiệu về âm thanh và hệ thống xử lý âm thanh ................................................ 86 
5.4.1. Âm thanh(Sound) .............................................................................................. 86 
5.4.2. Đặc tình của âm thanh tương tự ....................................................................... 88 
5.4.3. Khái niệm tìn hiệu ............................................................................................ 89 
5.4.4. Phân loại tìn hiệu .............................................................................................. 90 
5.4.5 Phân loại hệ thống xử lý .................................................................................... 92 
5.5. Nén âm thanh .......................................................................................................... 92 
5.5.1. Các phương pháp nén âm thanh đơn giản ........................................................ 92 
5.5.2. Nén âm thanh dùng mô hình âm – tâm lý ......................................................... 93 
5.5.3. Neùn aâm thanh MPEG .................................................................................... 94 
Chƣơng 6: Dữ liệu video ................................................................................................. 96 
6.1. Một số khái niệm cơ bản ......................................................................................... 96 
6.2. Nén video ................................................................................................................ 96 
6.3.1. Độ dư thừa trong tìn hiệu video ........................................................................ 97 
6.3.2. Nhu cầu cần thiết nén video .............................................................................. 99 
6.3.3. Khái niệm về nén video .................................................................................... 99 
6.3.4. Một số kỹ thuật nén video .............................................................................. 100 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
5 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
Chƣơng 1: Tổng quan về đa phƣơng tiện 
1.1 Giới thiệu chung 
Sản phẩm của công nghệ Multimedia đã và đang xâm nhập ngày càng sâu, rộng 
vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Có thể nói các sản phẩm của công nghệ có mặt ở 
khắp mọi nơi, từ công sở đến gia đính. Nó xuất hiện trong nhiều lĩnh vực từ giáo dục, y 
tế, đến vui chơi giải trì, nghiên cứu khoa học v..v.. 
Sức mạnh của các sản phẩm do công nghệ Multimedia mang lại là sự đa dạng 
phong phú của các dạng thông tin. Người ta có thể thu nhận, xử lý thông tin thông qua thị 
giác, thính giác nhờ âm thanh, hính ảnh, văn bản mà công nghệ Multimedia mang lại. 
Điều này làm cho hiệu quả thu nhận, xử lý thông tin cao hơn so với thông tin chỉ ở dạng 
văn bản. 
Ý tưởng đặt nền móng cho lĩnh vực công nghệ này đã có từ năm 1945. Ông 
Vanner Brush ,giám đốc cơ quan nghiên cứu phát triển khoa học của chình phủ Mỹ lúc 
bấy giờ (Director ofthe office Scientific Research and Development in the US 
Gouverment) đã đưa ra câu hỏi là, liệu có thể chế tạo được loại thiết bị cho phép lưu trữ 
các dạng thông tin để thay cho sách, nói một cách khác chẳng nhẽ mọi thông tin chỉ có thể 
lưu trữ ở dạng sách? Nhận thức được ý nghĩa quan trọng của loại thiết bị có tình chất trên, 
hàng loạt các nhà khoa học, công nghệ đã tập trung nghiên cứu. Nó là cở sở hay nền tảng 
của công nghệ Multimedia ngày nay. 
Năm 1960 Ted Nelson và Andrries Van Dam đã công bố công trính nói về kỹ thuật 
truy nhập dữ liệu dưới cái tên gọi Hypertext và Hypermedia. Kỹ thuật này cho đến nay 
vẫn được giữ nguyên tên và được sử dụng rộng rãi trong dịch vụ Web trên Internet. Năm 
1968 Engleband đã đưa ra được hệ thống sử dụng Hypertext trên máy tình với cái tên 
NLS. Bộ quốc phòng Mỹ thành lập tổ chức DARPA (US deference advanced Research 
Prọject Agency) để nghiên cứu về công nghệ Multimedia. Năm 1978 phòng thì nghiệm 
khổng lồ MIT Media Laboratory chuyên nghiên cứu về công nghệ Multimedia được 
thành lập. Chỉ sau một thời gian ngắn hoạt động, nhận thức được tầm quan trọng và ý 
nghĩa xã hội của công nghệ Multimedia, người ta đã đầu tư gần 40 triệu USD cho phòng 
thí nghiệm này. Một loạt các công ty, các hãng lớn đã cho ra đời các phòng thì nghiệm về 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
6 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
Multimedia như AT & T, BELL, Olivity...Những nỗ lực không ngừng của các nhà khoa 
học,công nghệ đã cho phep người ta gặt hái được nhiều kết quả có tình chất nền móng 
cho lĩnh vực Multimedia. 
Những kết quả này đa nhanh chóng được triển khai ứng dụng trong các lĩnh vực 
truyền hính, viễn thông v.v... 
 Dữ liệu Multimedia 
Thông thường chúng ta thường ghi nhận thông tin ở dạng văn bản, các văn bản này 
được mã hoá và lưu giữ trên máy tình, khi đó chúng ta có dữ liệu dạng văn bản. Một câu 
hỏi đặt ra nếu thông tin chúng ta thu nhận được ở một dạng khác như âm thanh (voice) , 
hính ảnh (Image) thí dữ liệu của nó ở dạng nào? Chình điều này dẫn đến một khái niệm 
mới ta gọi đó là dữ liệu Multimedia. 
Dữ liệu Multimedia là dữ liệu ở các dạng thông tin khác nhau. 
Vì dụ dữ liệu Multimedia là các dữ liệu ở các dạng thông tin như 
- Âm thanh (Sound) 
- Hính ảnh (image) 
-Văn bản (text). 
- Kết hợp của cả ba dạng trên. 
Khi nghiên cứu các dữ liệu ở các dạng thông tin trên, người ta nhận ra rằng cần phải 
phân chia dữ liệu Multimedia nhỏ hơn nữa. Bởi ví dữ liệu ở các dạng âm thanh, hính ảnh 
trong quá trính "vận động" theo thời gian có những tình chất rất khác so với dạng tĩnh. 
Điều này đòi hỏi kỹ thuật, công nghệ xử lý rất khác nhau.Ví vậy trong lĩnh vực công nghệ 
Multimedia người ta chia dữ liệu multimedia ở các dạng: 
1. Văn bản (Text) 
2. Âm thanh (sound) 
3. Audio (âm thanh động, có làn điệu) 
4. Image/ Picture (Hính ảnh) 
5. Motion picture (ảnh động) 
6. Video (ảnh động kết hợp âm thanh động) 
7. Animation (hính ảnh sử dụng theo nguyên tắc chiếu phim) 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
7 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
8. AVI (Audio-Video Interleaved AVI) 
9. Kết hợp giữa các dạng trên. 
 Công nghệ Multimedia 
Một cách đơn giản công nghệ Multimedia là công nghệ xử lý dữ liệu multimedia. 
Chúng ta cần lưu ý rằng khái niệm xử lý dữ liệu trong công nghệ thông tin bao hàm 
các công việc sau: mã hóa, lưu trữ, vận chuyển, biến đổi, thể hiện dữ liệu. Với ý nghĩa đó 
công nghệ Multimedia là công nghệ mã hóa, lưu trữ, vận chuyển, biến đổi, thể hiện dữ 
liệu multimedia. 
1.2 Một số khái niệm cơ bản 
1.2.1. Thế nào là phƣơng tiện 
Trong suốt chiều dài lịch sử, thông tin đã được chuyển tải thông qua một 
phương tiện duy nhất. Âm thanh, chẳng hạn như giọng nói của con người, chình là 
một loại phương tiện đó và qua nhiều thế kỉ trước khi chữ viết được sử dụng rộng rãi 
thí nói chuyện là một cách thức chủ yếu để trao đổi thông tin. Sau này con người bắt 
đầu kể chuyện và để lại thông tin về cuộc sống của mính thông qua các hính vẽ, các 
bức tranh. Sự ra đời của chữ viết đã cho con người một phương tiện khác nữa để diễn 
đạt ý nghĩ của mính. Ngày nay, con người thường sử dụng lời nói, âm thanh, ... LaText và 
PDF (Portable Document Format). 
- Thông thường, file header được sử dụng để chỉ ra khuôn mẫu tài liệu. Khi đã biết 
khuôn mẫu tệp, có thể trìch trọn thông tin cấu trúc để truy tím văn bản. Thì dụ, các 
từ hay thuật ngữ xuất hiện trong tiêu đề hay tên chương mục sẽ quan trọng hơn từ 
trong text. Do vậy, nó có trọng lượng lớn hơn trong tiến trính chỉ mục và tím kiếm. 
3.2 Kỹ thuật nén văn bản 
 Mặc dù dung lượng lưu trữ văn bản tương đối ìt so với loại dữ liệu khác như dữ 
liệu âm thanh, video, nhưng vẫn có nhu cầu nén văn bản khi cần lưu trữ nhiều tệp. 
 Đặc trưng chình của văn bản nén là nén không mất mát thông tin, có nghĩa là có 
thể khôi phục chình xác văn bản như trước khi nén. 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
55 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
 Có thể nén văn bản ví có nhiều ký tự xuất hiện thường xuyên hơn một số ký tự 
khác hay một số ký tự xuất hiện liên tục trong văn bản. Thì dụ các phương pháp 
nén văn bản: Huffman, RLE và LZW. 
3.2.1. Nén Huffman 
 Nguyên tắc 
Phương pháp mã hóa Huffman là phương pháp dựa trên mô hính thống kê. Dựa vào 
dữ liệu gốc, người ta tình tần suất xuất hiện của các ký tự. Việc tình tần suất được thực 
hiện bằng cách duyệt tuần tự tệp gốc từ đầu đến cuối. Việc xử lý ở đây tình theo bit. 
Trong phương pháp này, người ta gán cho các ký tự có tần suất cao một từ mã ngắn, 
các ký tự có tần suất thâp một từ mã dài. Nói cách khác, các ký tự có tần suất càng cao 
được gán mã càng ngắn và ngược lại. Rõ ràng với cách thức này, ta đã làm giảm chiều 
dài trung bính của từ mã bằng cách dùng chiều dài biến đổi. Tuy nhiên, trong một số 
tính huống khi tần suất là rất thấp, ta có thể không thu được lợi một chút nào, thậm chí 
còn bị thiệt một ìt bit. 
 Thuật toán nén 
Thuật toán gồm 2 bước chình: 
- Bước 1: tính tần suất của các ký tự trong dữ liệu gốc 
Duyệt tệp gốc một cách tuần tự từ đầu đến cuối để xây dựng bảng mã. Tiếp sau 
đó là sắp xếp lại bảng mã theo thứ tự tần suất giảm dần. 
- Bước 2: mã hóa 
Duyệt bảng tần suất từ cuối lên đầu để thực hiện ghép 2 phần tử có tần suất thấp 
nhất thành một phần tử duy nhất. Phần tử này có tần suất bằng tổng 2 tần suất 
thành phần. Tiến hành cập nhật lại bảng và đương nhiên loại bỏ 2 phần tử đã xét. 
Quá trính được lặp lại cho đến khi bảng chỉ còn 1 phần tử. Quá trình này gọi là 
quá trình tạo cây mã Huffman vì việc tập hợp được tiến hành nhơ một cây nhị 
phân với 2 nhánh. Phần tử có tần suất thấp ở bên phải, phần tử kia ở bên trái. Với 
cách tạo cây này, tất cả các bit dữ liệu/ ký tự là nút lá, các nút trong là các nút 
tổng hợp. Sau khi cây đã tạo xong, người ta tiến hành gán mã cho các nút lá. 
Việc mã hóa rất đơn giản: mỗi lần xuống bên phải ta thêm 1 bit “1” vào từ mã, 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
56 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
mỗi lần xuống bên trái ta thêm 1 bit “0”. Tất nhiên có thể làm ngược lại, chỉ có 
giá trị mã thay đổi còn tổng chiều dài là không đổi. Cũng chình ví lý do này mà 
cây có tên gọi là cây mã Huffman. 
Quá trình giải nén tiến hành theo chiều ngược lại khá đơn giản. Người ta cũng 
phải dựa vào bảng mã tạo ra trong giai đoạn nén. 
 Ví dụ 
Một tệp dữ liệu mà tần suất các ký tự cho bởi: 
Ký tự Tần suất 
“1” 152 
“2” 323 
“3” 412 
“4” 226 
“5” 385 
“6” 602 
“7” 92 
“8” 112 
“9” 87 
“0” 1532 
“.” 536 
“+” 220 
“-” 315 
“ ” 535 
Bảng tần suất sắp xếp theo thứ tự giảm dần: 
Ký tự Tần suất Xác suất 
“0” 1532 0.2770 
“6” 602 0.1088 
“.” 536 0.0969 
“ ” 535 0.0967 
“3” 412 0.0746 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
57 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
“5” 385 0.0696 
“2” 323 0.0585 
“-” 315 0.0569 
“4” 226 0.0409 
“+” 220 0.0396 
“1” 152 0.0275 
“8” 112 0.0203 
“7” 92 0.0167 
“9” 87 0.0158 
Lưu ý rằng, trong phương pháp Huffman, mã của ký tự là duy nhất và không mã nào là 
phần bắt đầu của mã khác. Ví vậy, khi đọc tệp nén từng bit từ đầu đến cuối ta có thể duyệt 
cây mã cho đến một lá, tức là ký tự đã được giải nén. 
Cây mã Huffman 
Bảng từ mã gán cho các ký tự bởi mã hóa Huffman: 
Ký tự Từ mã 
“0” 10 
“6” 010 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
58 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
“.” 001 
“ ” 000 
“3” 1110 
“5” 1100 
“2” 0111 
“-” 0110 
“4” 11110 
“+” 11011 
“1” 111111 
“8” 111110 
“7” 110101 
“9” 110100 
 Thuật toán giải nén 
- Bước 1: Đọc lần lượt từng bit trong tập tin nén và duyệt cây nhị phân đã được xác 
định cho đến khi hết một lá. Lấy ký tự ở lá đó ghi ra tệp giải nén. 
- Bước 2: Trong khi chưa hết tập tin nén thì thực hiện bước một, ngược lại thì thực 
hiện bước 3. 
- Kết thúc thuật toán. 
 Ƣu nhƣợc điểm: 
Ưu điểm: 
Thuật toán Huffman có ưu điểm là hệ số nén tương đối cao, phương pháp thực hiện 
tương đối đơn giản, đòi hỏi ít bộ nhớ, có thể xây dựng dựa trên các mảng bé hơn 
64KB. 
Nhược điểm: 
- Mã Huffman chỉ thực hiện được khi biết tần suất xuất hiện của các ký tự. 
- Mã Huffman chỉ giải quyết được độ dư thừa phân bố ký tự. 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
59 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
- Huffman tĩnh đòi hỏi phải xây dựng cây nhị phân sẵn chứa các khả năng. Điều này 
đòi hỏi thời gian không ít do ta không biết trước kiểu dữ liệu sẽ được thực hiện 
nén. 
- Quá trình giải nén phức tạp do chiều dài mã không biết trước cho đến khi ký tự đầu 
tiên được tìm ra. 
3.2.2. Nén RLE 
Mã hóa loạt dài RLE là một phương pháp nén ảnh dựa trên sự cắt bớt các dư thừa về 
không gian (một vài hính ảnh có vùng màu lớn không đổi đặc biệt là ảnh nhị phân). Loạt 
được định nghĩa là dãy các phần tử điểm ảnh (pixel) liên tiếp có cùng chung một giá trị. 
Phương pháp mã hóa loạt dài lúc đầu được phát triển dành cho ảnh nhị phân như các văn 
bản trên nền trắng, trang in, các bức vẽ kỹ thuật. 
 Nguyên tắc 
Phát hiện một loạt các bit lặp lại, thì dụ như một loạt các bit 0 nằm giữa 2 bit 1 hay ngược 
lại, một loạt bit 1 nằm giữa 2 bit 0. Vì dụ: 110000000000000011. Dãy các bit lặp gọi là 
loạt hay mạch (run). Tiếp theo, thay thế chuỗi đó bởi một chuỗi mới gồm 2 thông tin: 
chiều dài chuỗi và bit lặp (ký tự lặp). Như vậy, chuỗi thay thế sẽ có chiều dài ngắn hơn 
chuỗi cần thay. 
- Ví dụ: 
Cho một chuỗi nguồn d: 
d= 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 19 19 19 19 19 0 0 0 0 0 0 0 23 23 23 23 23 23 23 23 
Ta sẽ có chuỗi mới là: (10 5) (5 19) (7 0) (8 23) 
Tỷ số nén = 30/8 = 3.75 
Đối với ảnh đen trắng chỉ sử dụng 1 bit để biểu diễn 1 điểm ảnh thí phương pháp này tỏ ra 
rất hiệu quả. 
- Ví dụ: 
Cho một chuỗi nguồn: 
d= 000000000000000111111111100000000001111111111000000000000000 
Ta có chuỗi mới: (15, 10, 10, 10, 15) 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
60 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
Tỷ số nén = 60/(5*4) = 3 (chỉ sử dụng 4 bit để thể hiện độ dài loạt và không thể hiện giá 
trị loạt ví ảnh đen trắng chỉ có 2 giá trị bit là 0 hoặc 1). 
 Chú ý: 
- Cần lưu ý rằng, đối với dữ liệu ảnh, chiều dài của chuỗi lặp có thể lớn hơn 255, 
nếu ta dùng một byte để lưu trữ chiều dài thí không đủ. Giải pháp được dùng là 
tách chuỗi đó thành 2 chuỗi: một chuỗi có chiều dài 255, chuỗi kia là số bit còn 
lại. 
- Phương pháp này chỉ có hiệu quả khi chiều dài dãy lặp lớn hơn một ngưỡng nào đó 
hay nói cách khác trong ảnh cần nén phải có nhiều điểm ảnh kề nhau có cùng giá 
trị màu. Do đó, phương pháp này không đem lại cho ta kết quả một cách ổn định 
vì nó phụ thuộc hoàn toàn vào ảnh nén, chỉ thích hợp cho ảnh đen trắng hay ảnh 
đa cấp xám. 
- Ví dụ: 
Ta có một chuỗi nguồn: 
d = 5 7 9 11 13 18 28 38 48 58 30 35 40 45 
Chuỗi kết quả sau khi mã hóa: 
1 5 1 7 1 9 1 11 1 3 1 18 1 28 1 38 1 48 1 58 1 30 1 35 1 40 1 45 
Tỷ số nén = 14/ 28 = 0.5 
Như vậy, chuỗi sau khi mã hóa lớn hơn nhiều chuỗi nguồn ban đầu. Do đó, cần phương 
pháp cải tiến để xử lý những trường hợp như trên tránh làm mở rộng chuỗi dữ liệu nguồn 
nghĩa là chỉ mã hóa độ dài loạt dữ liệu lặp lại. Người ta đưa ra cách là thêm ký tự tiền tố 
vào trước độ dài loạt, việc giải mã được thực hiện nếu gặp ký tự tiền tố với độ dài loạt và 
giá trị điểm ảnh theo sau. 
- Ví dụ: 
Ta có chuỗi nguồn: 
d= 5 8 4 8 8 8 8 8 8 8 8 10 10 10 10 10 10 10 10 10 
Giả sử ký tự tiền tố là “@” ta có chuỗi sau khi mã hóa: 5 8 4 @ 7 8 @ 9 10 
Tỷ số nén = 19/9/ 2.1 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
61 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
Tuy nhiên, trong một số trường hợp các điểm ảnh có độ tương quan với nhau về giá trị 
mức xám như trong vì dụ dưới đây ta có thể tiến hành xử lý như sau: 
- Ví dụ: 
Ta có một chuỗi nguồn: 
d= 5 7 9 11 13 18 28 38 48 58 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 
Ta dựa vào độ tương quan này để có được hiệu quả nén cao, bằng việc áp dụng e(i) = d(i) 
– d(i-1) sẽ thu được: 
5 2 2 2 2 5 10 10 10 10 10 -3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 
Áp dụng phương pháp nén RLE ta thu được: 
(1 5)(4 2)(1 5)(5 10)(1 -3)(9 5) 
3.2.3. Nén LZW 
a. Phương pháp mã hóa LZ78 
 Mô hình từ điển (Dictionary – based compression): 
Có 2 loại: 
- Mã hóa từ điển tĩnh ( Static dictionary coding) 
- Mã hóa từ điển động ( Dynamic dictionary coding) 
Có rất nhiều thuật toán áp dụng kỹ thuật này như: LZ77, LZK, LZSS, LZHnhưng trong 
bài này chúng ta chỉ đề cập đến hai thuật toán chình là: 
- Thuật toán LZ78 
- Thuật toán LZW 
Jacob Ziv và Abraham Lempel đã mô tả kỹ thuật dựa trên từ điển bằng mã hóa LZ77 và 
LZ78. Ý tưởng dựa trên việc thay thế 1 cụm ký tự bằng một con trỏ, trỏ đến vị trì xuất 
hiện trước đó của cụm ký tự. 
LZW là mã hóa trong họ LZ, hoàn thiện hơn LZ77 – LZ78 và đang được sử dụng phổ 
biến hiện nay. 
 Nguyên tắc: 
Thay ví thông báo vị trì đoạn văn lặp lại trong quá khứ, mã LZ78 đánh số tất cả 
các đoạn văn sao cho mỗi đoạn ghi nhận số hiệu đoạn văn lặp lại trong quá khứ cộng 
với một ký tự mà nó làm cho đoạn đó khác với đoạn trong quá khứ. Như vậy, mỗi đoạn 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
62 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
mới là một đoạn ký tự trong quá khứ cộng với một ký tự trong quá khứ. Chình ví thế 
đoạn mới khác với đoạn cũ trong quá khứ. 
 Ví dụ: 
Giả sử ta có đoạn văn bản sau: “aaabbabaabaaabab” 
Theo thuật toán LZ78 thí chúng được phân thành các đoạn như sau: 
Input a aa b ba baa baaa bab 
Đoạn 1 2 3 4 5 6 7 
Output 0 + a 1 + a 0 + b 3 + a 4 + a 5 + a 4 + b 
Như vậy, bản nén của chúng ta là: (0, a); (1, a); (0, b); (3, a); (4, a); (5, a); (4, b) 
Nói chung thuật toán LZ78 là một thuật toán nén vă bản khá tốt, có thời gian chạy chương 
trính tương đối nhanh, tuy nhiên khả năng tiết kiệm chưa được khai thác tối đa. 
b. Phương pháp mã hóa LZW 
Khái niệm nén từ điển được Jocob Lempe và Abraham Ziv đưa ra lần đầu tiên năm 
1977 và lấy tên là LZ77. Năm 1978 cải tiến dựa trên LZ77 và lấy tên là LZ78. Năm 1984, 
Welch đã cải tiến giải thuật LZ thành giải thuật mới hiệu quả hơn và được đặt tên là LZW 
(Lempe – Ziv - Welch). Phương pháp này xây dựng từ điển lưu các chuỗi ký tự có tần 
suất lặp lại cao và thay thế bằng từ mã tương ứng mỗi khi gặp lại chúng, nó hay hơn các 
phương pháp trước đó ở kỹ thuật tổ chức từ điển cho phép nâng cao tỷ lệ nén. 
Giải thuật LZW được dùng cho tất cả các loại file nhị phân, thường được dùng để nén các 
loại dữ liệu như: văn bản, ảnh đen trắng, ảnh màu, ảnh đa cấp xám và là chuẩn nén cho 
các dạng ảnh GIF và TIFF. Số bit/pixel không ảnh hưởng đến hiệu quả của LZW. 
 Nguyên tắc 
Giải thuật nén LZW xây dựng một từ điển lưu các mẫu có tần suất xuất hiện cao trong 
ảnh. Từ điển là tập hợp những cặp từ vựng và nghĩa của từ vựng. Trong đó, từ vựng sẽ là 
các từ mã được sắp xếp theo thứ tự nhất định, nghĩa là một chuỗi con trong dữ liệu ảnh, 
từ điển được xây dựng song song với quá trính đọc dữ liệu. Sự xuất hiện của chuỗi con 
trong từ điển khẳng định rằng chuỗi đó đã từng xuất hiện trong phần dữ liệu đã được đọc 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
63 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
qua.Thuật toán liên tục tra cứu và sau mỗi lần đọc một ký tự ở dữ liệu đầu vào thí tiến 
hành cập nhật lại từ điển. 
Do giới hạn của bộ nhớ và để đảm bảo tốc độ tím kiếm nhanh, từ điển chỉ có giới hạn 
4096 phần tử dùng để lưu trữ giá trị của các từ mã. Như vậy, độ dài lớn nhất của từ mã là 
12 bit (4096 = ). Cấu trúc từ điển như sau: 
- 256 từ mã đầu tiên theo thứ tự từ 0255 chứa các số nguyên từ 0255. Đây là mã 
của 256 ký tự cơ bản trong bảng mã ASCII. 
- Từ mã 256 chứa một mã đặc biệt là mã xóa (CC – Clear Code). Khi số mẫu lặp lớn 
hơn 4096 thí người ta sẽ coi ảnh gồm nhiều mảnh ảnh và từ điển sẽ gồm nhiều từ 
điển con. Khi hết một mảnh ảnh sẽ gửi 1 mã xóa CC để báo hiệu kết thúc mảnh ảnh 
cũ và bắt đầu mảnh ảnh mới đồng thời sẽ khởi tạo lại từ điển. 
- Từ mã thứ 257 chứa mã kết thúc thông tin (EOI – End Of Information). Thông 
thường một file ảnh GIF có thể chứa nhiều mảnh ảnh, mỗi mảnh ảnh này sẽ được 
mã hóa riêng. Chương trính giải mã sẽ lặp đi lặp lại thao tác giải mã từng ảnh cho 
đến khi gặp mã kết thúc thông tin thì dừng lại. 
- Các từ mã còn lại (từ 258 đến 4095) chứa các mẫu thường lặp lại trong ảnh. 512 
phần tử đầu tiên của từ điển biểu diễn bằng 9 bit. Các từ mã từ 512 đến 1023 biểu 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
64 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
diễn bởi 10 bit, từ 1024 đến 2047 biểu diễn bởi 11 bit và từ 2048 đến 4095 biểu diễn 
bởi 12 bit. 
 Ví dụ 
Cho chuỗi đầu vào: “HELLOHELLOHELL” 
Từ điển ban đầu đã gồm 256 ký tự cơ bản. 
Kìch thước đầu vào: 14 x 8 = 112 bit 
Đầu vào Đầu ra Thực hiện 
H(72) H đã có trong từ điển -> đọc tiếp 
E(69) 72 Thêm vào từ điển mã 258 đại diện chuỗi HE 
L(76) 69 Thêm vào từ điển mã 259 đại diện chuỗi EL 
L 76 Thêm vào từ điển mã 260 đại diện chuỗi LL 
O(79) 76 Thêm vào từ điển mã 261 đại diện chuỗi LO 
H 79 Thêm vào từ điển mã 262 đại diện chuỗi OH 
E HE đã có trong từ điển -> đọc tiếp 
L 258 Thêm vào từ điển mã 263 đại diện chuỗi HEL 
L LL đã có trong từ điển -> đọc tiếp 
O 260 Thêm vào từ điển mã 264 đại diện chuỗi LLO 
H OH đã có trong từ điển -> đọc tiếp 
E 262 Thêm vào từ điển mã 265 đại diện chuỗi OHE 
L EL đã có trong từ điển -> đọc tiếp 
L 259 Thêm vào từ điển mã 266 đại diện chuỗi ELL 
 76 Input = FALSE 
 EOI 
Chuỗi đầu ra là: 72 69 76 76 79 258 260 262 259 76 
Kìch thước đầu ra: 6 x 8 + 4 x 9 = 84 bit 
Tỷ số nén = 112/ 84 = 1.3 
Quá trính giải nén thực hiện như sau: 
Code Outbuff() AddToDictionary() 
Bài giảng Nhập môn Đa phương tiện – Ngành TTĐPT, CNTRT 
65 
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông 
CodeWord String 
72 H 
69 E 258 HE 
76 L 259 EL 
76 L 260 LL 
79 O 261 LO 
258 HE 262 OHE 
260 LL 263 HEL 
262 OH 264 LLO 
259 EL 265 OHE 
76 L 266 ELL 
EOI 
Chuỗi thu được sau giải nén: “HELLOHELLOHELL”