Điểm lấy mẫu của tín hiệu màu đỏ CR Điểm lấy mẫu của tín hiệu màulam C
2.4.4. Phương pháp nén liên ảnh
2.4.4.1. Mã hoá bù chuyển động
Ảnh động tạo ra sự dư thừa đáng kể từ khung hình này đến khung hình kế tiếp. Rất nhiều phần trong khung hình có thông tin không thay đổi - một vài phần có thể đứng im và các phần khác có thể là các phần của khung hình trước dịch chuyển đi chút ít. Theo nguyên lí nay, bất cứ thứ gì đã tồn tại trong khung hình trước đều không cần phải được truyền lại. Nó chỉ cần được sao chép bằng máy thu hình từ một bản lưu trữ của khung hình trước. Chức năng chỉ ra một cái mới hay cũ trong một khung hình được gọi là:Bù chuyển động. Đây là một trong những nhiệm vụ phức tạp nhất của nén video. Thực tế, hiệu quả của bù chuyển động luôn luôn bị hạn chế do khả năng tính toán và tốc độ.
Bù chuyển động được dựa vào quá trình xử lí ảnh trong khối. Đưa ra một khung hình (đầu tiên) hoàn chỉnh như là điểm xuất phát,các khối từ khung hình tiếp theo được lấy và so sánh với các vùng của khung hình thứ nhất, để xác định xem có điểm nào trùng khớp ở bất kì vị trí nào trên khung hình thứ nhất hay không (khối có thể đã dịch chuyển giữa các khung hình). Nếu tìm thấy điểm trùng khớp, một véc tơ chuyển động sẽ được tạo ra cho máy thu sử dụng để dự đoán vùng của khung hình thứ 2 bằng cách sao chép nó từ khung hình thứ nhất. Biết rằng số lượng chuyển động giữa các khung hình thương không quá lớn nên chỉ việc tìm kiếm trong một khu vực nhỏ xung quanh vị trí của khối được kiểm tra. Thậm chí, như vậy số lượng thao tác ở đây cũng rất lớn và cần phải hạn chế phạm vi tìm kiếm so với thực tế cần thiết. Các khối không được tìm thấy ở khung hình trước, phải được mã hoá bằng các phương tiện khác và truyền đi đầy đủ.
• Hình 2.16: Véc tơ chuyển động giữa hai khung hình liền nhau 2.4.4.2. Mô hình nén liên ảnh
• Hình 2.17: Mô hình nén liên ảnh
Ảnh dự đoán trước(ảnh P):Ảnh hiện tại được dự báo từ các pixel của frame hiển thị trước đó.
Phương pháp này rất hiệu quả khi chuỗi ảnh biểu diễn là chuỗi ảnh tĩnh hoàn toàn: Trong trường hợp này chỉ cần truyền ảnh đầu tiên là đủ, và thông tin lần lượt mỗi ảnh không khác nhau mấy so với ảnh trước. Khi xuất hiện vật thể chuyển động nào đó trong ảnh, thì cần phải phát hiện các vật thể này và biểu diễn
đặc trưng về sự thay đổi vị trí của nó. Bằng cách này và trên cơ sở phân tích các ảnh trước, có thể dự báo gần đúng nội dung ảnh đang xét.
Trong trường hợp ảnh đang xét khác với dự báo của nó, thì cần phải truyền thêm các thông tin về sự khác nhau đó, giữa các ảnh nói trên.
Khi đó vị trí Block được biểu diễn bằng véc tơ biểu thị sự dịch chuyển Block này so với vị trí của MB trong ảnh dự báo trước. Kết quả ta nhận được các véc tơ chuyển động cho mỗi MB.
Sơ đồ sau chỉ ra quá trình tạo ảnh dự báo trước ảnh P:
• Hình 2.18: Nén liên ảnh(ảnh dự đoán trước)
Trong đó, ảnh trước đó được lưu trữ trong bộ nhớ với đầy đủ độ phân dải, đầy đủ dữ liệu. Còn trong khối “xác định véc tơ chuyển động” với véc tơ chuyển động được tính toán sao cho ảnh hiện tại được dự đoán một cách chính xác nhất. Hiệu giữa ảnh hiện tại và ảnh dự báo sẽ cho ảnh khác biệt ở đầu ra. Số liệu về véc tơ chuyển động và ảnh khác biệt sẽ được truyền đi. Nó không truyền toàn bộ ảnh. Ảnh dự đoán hai chiều(ảnh B):
Đối với mỗi MB ảnh dự đoán 2 chiều sẽ tìm các block giống nhau của các pixel trong hai ảnh là ảnh trước và ảnh sau. Do đó ta nhận được 2 véc tơ chuyển động.
Hình vẽ dưới đây là mạch tạo dự báo ảnh hai chiều (B) :
• Hình 2.19 : Nén liên ảnh (ảnh dự đoán hai chiều)
Sự khác nhau cơ bản giữa hai mạch trên là: Bộ nhớ ảnh so sánh. Để tạo được dự báo ảnh trước ta chỉ cần nhớ ảnh trước đó. Còn để tạo được ảnh dự báo hai chiều, ta phải nhớ cả hai ảnh: ảnh trước và ảnh sau ảnh đang xét.
Có thể xem ảnh dự báo hai chiều là kết quả nội suy giữa hai ảnh để xác định chuẩn của nó.Vì để tạo được ảnh 2 chiều, bộ giải mã phải xác định nội dung của hai ảnh xác định chuẩn của nó, nên sẽ làm thay đổi thứ tự truyền các ảnh. Bộ mã hoá đầu tiên phải truyền cả hai ảnh chuẩn, sau đó mới truyền đến ảnh dự đoán hai chiều. Điều đó dẫn đến:
- Bộ mã hoá và giải mã phải đánh số lại các frame, lên làm tăng công việc.
- Bộ mã hoá và giải mã phải dùng bộ nhớ lớn .
Cũng có thể có nhiều hơn một khung hình B giữa hai khung hình tham chiếu xuất hiện trước và sau nó.