O ff lm-f0 flm flm+f0 2f lm-f0 2flm 2flm+f0 3flm-f0 3flm 3flm-f0 Tần số
2.11.6. Nguyên lý nén MPEG
a. Quá trình mã hoá
Sơ đồ cấu trúc quá trình mã hoá MPEG có dạng nh hình vẽ:
Ta thấy rằng, nén MPEG là sự kết hợp giữa nén trong ảnh và nén liên ảnh. Dạng thức đầu vào là Rec-601 4:2:2 hoặc 4:2:0 đợc nén liên ảnh trớc sẽ tạo ra đợc ảnh khác biệt ở đầu ra bộ cộng. ảnh này sau đó lại đợc nén trong ảnh qua các bớc: Biến đổi DCT, lợng tử hoá, mã hoá. Cuối cùng ảnh này đợc trộn với vector chuyển động đa đến bộ khuếch đại đệm sẽ thu đợc ảnh đã nén.
•Bộ nén dùng ảnh I trong cấu trúc GOP.
ảnh thứ nhất trong nhóm GOP phải đợc mã hoá nh ảnh loại I. Sau khi lấy mẫu lần đầu, tín hiệu video đợc truyền đến block biến đổi DCT cho các MB riêng, sau đó đến block của bộ lợng tử hoá và mã hoá entropy. Tín hiệu từ bộ lợng tử hoá đợc đa đến bộ lợng tử hoá ngợc và bộ biến đổi DCT ngợc, sau đó đợc lu vào bộ nhớ ảnh. Bộ nhớ ảnh gồm ảnh xuất hiện sau bộ giải mã sau khi giải mã ảnh truyền loại I.
•Bộ nén dùng ảnh P trong cấu trúc GOP.
Mạch nén chuyển động làm việc, trên cơ sở so sánh ảnh đang xét và ảnh trong bộ nhớ sẽ xác định đợc vector chuyển động, sau đó dự báo ảnh. Sự chênh lệch giữa ảnh đang xét và dự báo ảnh của nó lại đợc biến đổi DCT, lợng tử hoá và mã hoá entropy. Cũng nh trong trờng hợp các ảnh loại I, tín hiệu ra từ bộ lợng tử hoá đợc giải lợng tử hoá và biến đổi DCT ngợc rồi cộng với dự báo ảnh đang xét và
4:2:24:2:0 4:2:0
+
Σ DCT Lượng tử
hoá Mã hoá entropy Trộn KĐ đệm Giải lượng tử hoá IDCT Σ ảnh so sánh ảnh dự đoán Xác định vector chuyển động Bảng lượng tử Điều khiển tốc độ bit
Video Video nén + - + Vector chuyển động Điều khiển nhóm ảnh
Hình 2.12: Sơ đồ khối quá trình mã hoá
lu vào bộ nhớ. Nh vậy, trong bộ nhớ luôn tồn tại ảnh nh vậy giống nh trong bộ giải mã luôn giải mã ra ảnh đang xét.
Tốc độ bit của tín hiệu video đợc nén không cố định, phụ thuộc vào nội dung ảnh đang xét (ví dụ một phần nén ít hơn hoặc nhiều hơn). Ngợc lại tại đầu ra bộ mã hoá, dòng bit phải cố định để xác định tốc độ cho dung lợng kênh truyền. Do đó tại đầu ra bộ mã hoá phải có bộ nhớ đệm đủ lớn, bộ mã hoá phải kiểm tra trạng thái đầy của bộ nhớ đệm, khi số liệu trong bộ nhớ đệm gần bằng dung lợng cực đại thì các hệ số biến đổi DCT đợc lợng tử hoá ít chính xác hơn. Trong trờng hợp ngợc lại, tức là bộ nhớ đệm chứa số liệu quá ít thì việc lợng tử hoá các hệ số sẽ tăng lên.
b. Quá trình giải mã
Qúa trình giải mã là quá trình có trình tự ngợc lại với mã hoá và có sơ đồ chức năng nh sau:
Giai đoạn 1 là tách mã hoá entropy ra, sau đó tách số liệu ảnh (hệ số biến đổi DCT) ra khỏi các vector chuyển động. Số liệu sẽ đợc giải lợng tử hoá và biến đổi DCT ngợc.
Trong trờng hợp ảnh loại I bắt đầu từ mỗi nhóm ảnh trong chuỗi, sẽ nhận đ- ợc ảnh đầu ra hoàn chỉnh bằng cách trên. Nó đợc lu trong bộ nhớ ảnh và đợc sử dụng để giải mã các ảnh tiếp theo.
Trong trờng hợp ảnh loại P sẽ thực hiện giải lợng tử hoá và biến đổi DCT ng- ợc với việc sử dụng các vector chuyển động và lu vào bộ nhớ ảnh sớm hơn. Trên cơ sở đó xác định đợc dự báo ảnh đang xét. Ta nhận đợc ảnh ra sau khi cộng dự báo ảnh và kết quả DCT ngợc, ảnh này cũng đợc lu vào bộ nhớ để có thể sử dụng nh là chuẩn khi giải mã các ảnh tiếp theo.
Chơng 3
Audio số và các tiêu chuẩn nén audio số
Nhớ đệm Giải mã entropy Giải lượng tử hoá Biến đổi DCT ngược Σ
Nhớ ảnh Dự báo ảnh Số liệu điều khiển Video Hình 2.13: Giải mã video 53
3.1. âm thanh và phát tín hiệu âm thanh