(f t) [x () ( tw t) ]e dtXjπ f
4.4.3.Nguyên lý hoạt động
Hoạt động của bộ mã hóa, phụ thuộc vào loại hình ảnh, là mã hóa tại thời điểm đang xét. Quá trình nén theo chuẩn MPEG là sự kết hợp giữa nén trong ảnh và nén liên ảnh. Tín hịeu đầu vào có dạng 4:2:2 hoặc 4:2:0 được nén liên ảnh nhằm tạo ra ảnh khác biệt ở đầu ra bộ cộng. Ảnh khác biệt này sau đó được nén trong ảnh qua các bước: biến
136
đổi DCT, lượng tử hóa, mã hóa. Cuối cùng ảnh này được trộn cùng với vector chuyển động đưa đến bộ khuyếch đại đệm sẽ thu được ảnh đã nén. Ta xét ví dụ bộ nén theo
phương pháp trên, dùng ảnh I và P trong cấu trúc GOP (Hình 4.6).
Ảnh thứ nhất trong nhóm phải được mã hóa như ảnh loại I. Trong trường hợp này, sau khi lấy mẫu lần đầu, tín hiệu video được truyền đến khối biến đổi DCT cho các MB riêng, sau đó bộ lượng tử và mã hóa entropy. Tín hiệu ra từ bộ lượng tử hóa được đưa
đến bộ lượng tử hóa ngược và biến đổi DCT ngược, sau đó được lưu vào bộ nhớ ảnh.
Trong trường hợp mã hóa ảnh loại P, mạch nén chuyển động làm việc. Trên cơ sở so sánh ảnh đang xét và ảnh trong bộ nhớ, sẽ xác định được các vector chuyển động, sau đó dự báo ảnh. Sự chênh lệch giữa ảnh đang xét và dự báo ảnh của nó được biến đổi DCT, lượng tử hóa và mã hóa entropy. Cũng như trong trường hợp các ảnh loại I, tín hiệu ra từ bộ lượng tử hóa được giải lượng tử hóa và biến đổi DCT ngược rồi cộng với ảnh dự báo đang xét và lưu vào bộ nhớ.
Tốc độ bit của tín hiệu video được nén không cố định, phụ thuộc vào nội dung
ảnh đang xét. Ngược lại, tại đầu ra bộ mã hóa, dòng bit phải cố định để xác định tốc độ
cho dung lượng kênh truyền. Do đó, tại đầu ra bộ mã hóa phải có bộ nhớ đệm đủ lớn. Bộ mã hóa phải kiểm tra trạng thái đầy của bộ nhớ đệm. Khi số liệu trong bộ nhớ đệm gần bằng dung lượng cực đại, thì các hệ số biến đổi DCT ngược được lượng tử hóa ít chính xác hơn. Trong trường hợp ngược lại, có nghĩa là bộ nhớ đệm chứa số liệu quá ít, thì việc lượng tử hóa các hệ số sẽ tăng lên.
137
Quá trình giải mã: Theo lý thuyết, quá trình giải mã là ngược lại với quá
trình mã hóa và được minh họa trên hình 4.7.
Hình 4.7:Bộ giải mã MPEG tiêu biểu
Chuỗi tín hiệu vào được giải mã entropy tại VLD (Variable-Length Decoder). Sau đó tách số liệu ảnh (hệ số biến đổi DCT) ra khỏi các vector chuyển động. Số liệu sẽ được giải lượng tử hóa và biến đổi DCT ngược. Trong trường hợp ảnh loại I bắt đầu ở mỗi nhóm ảnh trong chuỗi, sẽ nhận được ảnh đầu ra hoàn chỉnh bằng cách trên. Nó được
lưu trong bộ nhớ ảnh và được sử dụng để giải mã các ảnh tiếp theo.
Trong trường hợp ảnh loại P sẽ thực hiện giải lượng tử và biến đổi DCT ngược với việc sử dụng các vector chuyển động và ảnh lưu vào bộ nhớ ảnh. Trên cơ sở đó xác định được dự báo ản đang xét. Ta nhận được ảnh ra sau khi cộng dự báo ảnh và kết quả biến đổi DCT ngược. Ảnh này cũng được lưu vào bộ nhớ để có thể sử dụng như là chuẩn khi giải mã các ảnh tiếp theo.