Khái quát về phương pháp nén video

Các giải pháp nén videoa, Giảm tốc độ dòng bit + Dựa trên độ cảm thụ của mắt người • + Cấu trúc lấy mẫu và số hóa• + Dựa trên ý nghĩa các bit lượng tử hóa điểm ảnh• b, Giảm độ dư thừa th

Nén Video Khái quát phương pháp nén video • + Nén video không dùng kỹ thuật phát bù chuyển động (MJPEG) • + Nén video dựa kỹ thuật phát bù chuyển động (MPEG, H26X), bao gồm: • - Kỹ thuật nén ảnh tĩnh giảm độ dư thừa khơng gian (mã hóa intraframe) • - Kỹ thuật đánh giá ước lượng chuyển động mã hóa để giảm độ dư thừa frame (mã hóa interframe) Nén Video Ảnh đầu vào Biến đổi Lượng tử hóa Đánh giá chuyển động Sơ đồ tổng quát nén video Mã hóa Ảnh nén Nén Video Các giải pháp nén video a, Giảm tốc độ dòng bit + Dựa độ cảm thụ mắt người • • + Cấu trúc lấy mẫu số hóa + Dựa ý nghĩa bit lượng tử hóa điểm ảnh • b, Giảm độ dư thừa theo khơng gian: nén ảnh tĩnh • + Dựa vào tương quan theo vị trí điểm ảnh lân cận khung hình • c, Giảm độ dư thừa theo thời gian: • + Dựa vào tương quan theo thời gian điểm ảnh frame ảnh liên tiếp • d, Phương pháp hỗn hợp sử dụng giải pháp trên: • + Nén ảnh theo chuẩn MPEG Nén ảnh theo chuẩn MPEG  MPEG chuẩn mã hóa nén tín hiệu videoaudio, gồm MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPRG-7 a, MPEG-1 (1992): Dùng để ghi CD-ROM, VCD, 352x240, 25-30 ảnh/s, tốc độ từ 1.2Mbps đến 1.5Mbps • b, MPEG-2 (1994): Dùng cho DVD, TV số, HDTV, 720x 486, 30 ảnh/s, tốc độ từ 10Mbps đến 15Mbps • c, MPEG-4 (1998): Dữ liệu DPT truyền thông ứng dụng tương tác ĐPT, đồng liệu • d, MPEG-7 (2001): Chuẩn giao diện mơ tả nơi dung liệu ĐPT, hỗ trợ tìm kiếm, xử lý, quản lý liệu ĐPT • Một số quy định chuẩn nén MPEG • Phân loại frame: • - Frame I (Intraframe): frame chuỗi video, mã hóa JPEG • - Frame P (Predicted frame): frame dự đoán - Frame P có kích thước nhỏ frame I giảm độ dư thừa theo thời gian frame • - Frame B (Bi-directional interpolated prediction): frame dự đoán nội suy chiều - frame B có kích thước nhỏ frame P ưu điểm nôi suy chiều frame B có mức ưu tiên thấp Hiệu suất nén frame theo chuẩn MPEG-1 • 1- Chuẩn Mpeg-1 • Cơ chế nén ảnh : Mỗi gói bắt đầu bằng code gồm 32 bit, header kết thúc gói bằng mã endcode 32 bit ở header endcode có chứa m ợt sớ t số gói.Mỗi gói chứa liệu nén hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói u nén hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói c audio hoặc audio hoặc video Kích thước của mỡi gói c video Kích thước gói xác định trước bởi bợt sớ mã Mpeg (MPEG encoder theo yêu cầu lưu trữ hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói c thiết bị truyền đi) , điều giải thích một số t packet không cần đầy đủ ảnh video, phần audio, phần ảnh video • Nén audio : Bột số giải mã Mpeg-1 nhằm khôi phục lại liệu nén hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói u video , gồm lớp (layer) Lớp giải mã ảnh video, lớp giải mã audio lớp data system Lớp data system có nhiệu nén hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói m vụ đọc phân tích liệu nén hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói u phần header gói , đường dẫn dẫn đến gói khác, đồng bột số liệu nén hoặc audio hoặc video Kích thước của mỗi gói u giải nén ở buffer • 2.Chuẩn MPEG 2: • Q trình mã hoá cho P pictures B pictures giải thích sau: • Dữ liệu từ khối ảnh (macroblocks) cần mã hoá đưa đến trừ (Subtractor) đoán chuyển động (Motion Estimator) Bộ đoán chuyển động so sánh khối ảnh đưa vào với khối ảnh đưa vào trước lưu lại ảnh dùng để tham khảo (Reference Picture) Kết đốn chuyển động tìm khối ảnh ảnh tham khảo gần giống với khối ảnh Bộ đốn chuyển động sau tính tốn vector chuyển động (Motion Vector), vector đặc trưng cho dịch chuyển theo hai chiều dọc ngang khối ảnh cần mã hoá so với ảnh tham khảo Chúng ta lưu ý rằng vector chuyển động có độ phân giải bằng nửa thực qt xen kẽ • Bộ đốn chuyển động đồng thời gửi khối ảnh tham khảo mà chúng thường gọi khối tiên đoán (Predicted macroblock) tới trừ để trừ với khối ảnh cần mã hoá (thực trừ điểm ảnh tương ứng tức Pixel by pixel) Kết ta sai số tiên đoán (Error Prediction) tín hiệu dư, chúng đặc trưng cho sai khác khối ảnh cần tiên đoán khối ảnh thực tế cần mã hố • Tín hiệu dư hay sai số tiên đoán biến đổi DCT, hệ số nhận sau biến đổi DCT lượng tử hoá để làm giảm số lượng bits cần truyền Các hệ số đưa tới mã hoá Huffman, số bits đặc trưng cho hệ số tiếp tục làm giảm • cách đáng kể Dữ liệu từ đầu mã hoá Huffman kết hợp với vector chuyển động thông tin khác (thông tin I, P, B pictures) để gửi tới giải mã • Đối với trường hợp P-pictures, hệ số DCT đưa đến giải mã nội (nằm mã hố) Tín hiệu dư hay sai số tiên đoán biến đổi ngược lại dùng phép biến đổi IDCT cộng thêm vào ảnh đứng trước để tạo nên ảnh tham khảo (ảnh tiên đốn) Vì liệu ảnh mã hố giải mã ln nhờ vào giải mã nội bên mã hố, ta thực thay đổi thứ tự ảnh dùng phương pháp tiên đốn trình bày ở • Giải mã MPEG-2 • Q trình khơi phục lại ảnh giải mã hoàn toàn ngược lại Từ luồng liệu nhận ở đầu vào, vector chuyển động tách đưa vào bù chuyển động (Motion Compensator), hệ số DCT đưa vào biến đổi ngược IDCT để biến tín hiệu từ miền tần số thành tín hiệu ở miền khơng gian Đối với P pictures B pictures, vector chuyển động kết hợp với khối tiên đoán (predicted macroblock) để tạo thành ảnh tham khảo