Ch−ơng III: Nén video theo chuẩn MPEG
3.2.Nén Video theo MPEG-
Tiêu chuẩn MPEG-1 gồm 4 phần:
Phần 1: Hệ thống (ISO/IEC 11172-1) Phần 2: Nén video (ISO/IEC 11172-2) Phần 3: Nén Audio (ISO/IEC 11172-3) Phần 4: Kiểm tra (ISO/IEC 11172- 4)
MPEG-1 nghiên cứu cách thức ghép nối một hoặc vài dòng dữ liệu chứa thông tin thời gian để hình thành nên một dòng dữ liệu. Nó cung cấp qui tắc cú pháp đồng bộ hoá quá trình phát lại cho một dải ứng dụng Video rộng.
MPEG-1 coi ảnh chuyển động nh− dạng thức dữ liệu máy tính (gồm các điểm ảnh). Cũng nh− các dữ liệu máy tính (ảnh và văn bản), ảnh video chuyển động có khả năng truyền và nhận bằng máy tính và mạng truyền thông. Chúng cũng có thể đ−ợc l−u trữ trong các thiết bị l−u trữ dữ liệu số nh− đĩa CD, đĩa Winchester và ổ quang.
MPEG-1 cung cấp cả các ứng dụng đối xứng và không đối xứng:
ắ Trong ứng dụng không đối xứng, ảnh động đ−ợc nén một lần, sau đó giải nén nhiều lần để truy cập thông tin, ví dụ trò chơi games.
ắ Trong ứng dụng đối xứng, quá trình nén và giải nén phải cân bằng nhau. VD: điện thoại hình, th− điện tử.
Để đạt đ−ợc hiệu suất nén cao mà vẫn giữ tốt chất l−ợng ảnh phục hồi, chuẩn MPEG-1 sử dụng cả công nghệ nén trong ảnh (Intraframe) và liên ảnh (Interframe) để loại bỏ đ−ợc cả sự d− thừa không gian và thời gian.
Do MPEG-1 đ−ợc phát triển cho l−u trữ dữ liệu số nên đòi hỏi có sự truy cập ngẫu nhiên (Random Access). Cách thức mã hoá tốt nhất cho truy cập ngẫu nhiên là mã hoá Intraframe đơn thuần. Song do sự d− thừa thông tin về thời gian ch−a đ−ợc loại bỏ nên hiệu suất nén rất thấp. Do vậy trong tiêu chuẩn nén MPEG-1, có sự cân bằng giữa nén trong ảnh (Intraframe) và nén liên ảnh (Interframe) bằng cách sử dụng các công nghệ sau đây:
ắ Bù chuyển động
ắ Dự báo
ắ Nội suy
ắ Biến đổi cosine rời rạc
ắ L−ợng tử hoá
ắ Mã hoá độ dài thay đổi (mã Huffman-VLC)
Tức là có sự kết kết hợp hai công nghệ nén DPCM và Trasform Coding. Thuật toán nén MPEG-1 sử dụng bù chuyển động khối để giảm sự d− thừa thời gian với vecto chuyển động cho mỗi khối kích th−ớc 16 x16 điểm ảnh.
Bù chuyển động đ−ợc sử dụng cho cả dự báo nhân quả và không nhân quả
ắ Dự báo nhân quả tạo dự báo ảnh hiện hành từ ảnh tr−ớc đó.
ắ Dự báo không nhân quả tạo dự báo cho ảnh hiện hành dựa trên ảnh trong quá khứ và cả t−ơng lai.
Vòng lặp DPCM đ−ợc sử dụng để tạo khung sai số dự báo. Sau đó,công nghệ mã hoá chuyển đổi chuyển khung sai số này sang miền tần số để nén các hệ số nhờ l−ợng tử hoá và mã hoá Huffman tr−ớc khi truyền tải hay l−u trữ.