dung CBBET
Với mục tiêu tìm kiếm kỹ thuật tích hợp nhằm tối ưu hóa hơn quá trình lượng tử hóa các khối ảnh để nâng cao chất lượng ảnh nén, chúng tôi đã tiến hành phân tích ưu và nhược điểm của kỹ thuật lượng tử hóa với phân phối bit đều trong trong AHIC cũng như trong phần lớn các kỹ thuật lượng tử hóa khác đã đề xuất (ngoại trừ kỹ thuật đề xuất trong giải pháp DAMS). Từ đó nghiên cứu và đề xuất kỹ thuật trao đổi bit để tối ưu hơn quá trình lượng tử hóa các khối ảnh.
3.3.1. Ƣu và nhƣợc điểm khi lƣợng tử hóa với sự phân phối bit đồng đều
Có thể thấy phương pháp phân phối bit đồng đều cho các khối ảnh trong AHIC, cũng như trong phần lớn các giải pháp nén ảnh khung hình cho LCD đã được đề xuất, có ưu điểm là giúp quy trình thực hiện trở nên đơn giản, ví dụ trong AHIC: để lượng tử hóa 8 khối ảnh thuộc thành phần độ chói Y với kích thước mỗi khối ảnh là 4×4 điểm ảnh, các tác giả đã sử dụng phương pháp phân phối đều 3 bit cho mỗi điểm ảnh cần lượng tử, hay 48bit cho một khối 4×4 và 8*48bit = 384bit cho 8 khối. Quá trình lượng tử được thực hiện như nhau với mọi khối đầu vào mà không cần thêm bất kỳ quá trình tính toán cân nhắc nào
khác. Phương pháp đổ đồng này tự bản thân nó cũng bộc lộ rõ một nhược điểm đó là không có khả năng tối ưu hóa chất lượng cho một tập các khối ảnh đầu vào khi các khối có sự khác biệt nhau đáng kể. Để thấy rõ điều này chúng ta hãy cùng xem xét hai ví dụ sau:
(a) Ảnh độ chói của 8 khối kích thước mỗi khối là 4×4 điểm ảnh
(b) Giá trị các điểm ảnh được cho trong (a)
Hình 3.9. Minh họa ảnh độ chói Y của 8 bock 4×4 đầu vào cho quá trình lượng tử hóa.
Ví dụ 4.1: cho 8 khối ảnh đầu vào như trong Hình 3.9. Giả thiết chúng ta mã hóa lượng tử 8 khối ảnh này với bộ lượng tử 4×4-AQC, mỗi khối được phân phối một lượng bit đều như nhau để biểu diễn các mức lượng tử gồm: (3 bit/pixel)*(4×4 pixel) = 48 bit. Có thể thấy nội dung thể hiện trong 7 khối đầu tiên khá đơn giản với độ khác biệt và bước lượng tử trong các khối này là − 𝑛 𝑛 ( ) , trong khi đó với khối cuối cùng thì − 𝑛 − 𝑛 ( ) (theo phương pháp AQC được đề cập chi tiết trong [23]). Lượng tử hóa 8 khối rồi khôi phục lại chúng ta sẽ tính ra được sai số của quá trình mã hóa như thể hiện trong Hình 3.10, rõ ràng là sai số ở khối cuối cùng rất lớn có nguyên nhân từ bước lượng tử QStep của nó rất lớn (cộng với hiện tượng vượt ngưỡng khi lượng tử) đã đưa đến chất lượng nén tổng thể 8 khối chỉ đạt được ở mức PSNR =33.00 dB.
(a) Trị tuyệt đối sai số giữa ảnh gốc và ảnh khôi phục
(b) Ảnh trị tuyệt đối sai số được khuếch đại lên 12 lần và biến đổi âm bản
Hình 3.10. Sai số phát sinh khi lượng tử hóa với phân phối đều bởi bộ lượng tử 4×4- AQC. Chất lượng ảnh khôi phục đạt được PSNR=33.00 dB.
Ví dụ 4.2: Nếu chúng ta thực hiện lượng tử hóa 8 khối theo cơ chế phân phối bit không đồng đều, chẳng hạn chúng ta nhận thấy khối đầu tiên có độ khác biệt là một giá trị rất nhỏ, nên việc lượng tử nó với phương pháp lượng tử thích nghi AQC 3bit/pixel là khá thừa thãi, vậy nên chúng ta có thể quyết định lượng tử nó với chỉ 1bit/pixel, số bit còn thừa sẽ là 2bit*16 pixel ở khối đầu tiên sẽ được bổ sung vào khối cuối
cùng thì khối cuối cùng có thể được lượng tử với 5bit/pixel. Thực hiện quá trình lượng tử hóa 8 khối theo tỷ lệ phân phối mới (1bit/pixel cho khối đầu tiên; 3 bit/pixel cho các khối thứ 2 đến 7; 5bit/pixel cho khối cuối cùng) chúng ta có kết quả thể hiện trong Hình 3.11, và lúc này chất lượng nén của 8 khối ảnh tăng lên vượt trội với PSNR=50.28 dB.
(a) Trị tuyệt đối sai số giữa ảnh gốc và ảnh khôi phục
(b) Ảnh trị tuyệt đối sai số được khuếch đại lên 12 lần và biến đổi âm bản
Hình 3.11. Sai số phát sinh khi lượng tử hóa với phân phối không đồng đều bởi bộ lượng tử 4×4-AQC. Ở đây khối ảnh 4×4 đầu tiên được lượng tử hóa với 1bit/pixel, khối ảnh 4×4 cuối cùng được lượng tử hóa với 5bit/pixel, các khối ảnh còn lại được lượng tử
với 3bit/pixel. Chất lượng ảnh khôi phục đạt được PSNR=50.28 dB.
Từ đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu tìm kiếm giải pháp để thực hiện chiến lược tối ưu hóa quá trình lượng tử bằng kỹ thuật phân phối bit không đồng đều. Qua nghiên cứu chúng tôi đã đề xuất được một giải pháp trao đổi bit nhằm tối ưu hơn quá trình lượng tử một nhóm các khối dữ liệu (hay ảnh).