e: Sự chia băng tần phổ chó
2.2.3.3.L−ợng tử hoá có trọng số.
Đây là ph−ơng pháp l−ợng tử hoá tối −u cho nén ảnh. Trong đó sử dụng bộ l−ợng tử hoá tuyến tính có một dải các b−ớc l−ợng tử. Mỗi hệ số DCT khác nhau sẽ đ−ợc l−ợng tử tuyến tính theo b−ớc l−ợng tử phù hợp. B−ớc l−ợng tử này đ−ợc quyết định dựa trên nhiều yếu tố.
Đó là:
♦ Bảng trọng số HVS weighting table.
Đặc tính cảm nhận của mắt ng−ời chỉ nhậy cảm với tần số thấp và h−ớng biến đổi dọc, ngang mà không nhạy cảm với tần số cao cũng nh− sự thay đổi theo h−ớng chéo, dẫn tới mức độ quan trọng của các hệ số tuỳ thuộc vào vị trí. Những hệ số tần số cao và theo h−ớng chéo có thể đ−ợc l−ợng tử hoá theo b−ớc l−ợng tử thô hơn.
Điều này đã đ−ợc nghiên cứu và liệt kê trong một bảng trọng số dành cho l−ợng tử hoá gọi là HVS weighting table. Ví dụ bảng trọng số đ−ợc mặc định trong tiêu chuẩn nén JPEG nh− sau:
17 18 24 47 99 99 99 9918 21 26 66 99 99 99 99 18 21 26 66 99 99 99 99 24 26 56 99 99 99 99 99 47 66 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 0 j 7 k 7 13 11 10 16 24 40 51 56 12 12 14 19 26 58 60 65 14 13 16 24 40 57 69 58 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 103 77 24 35 51 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99 0 j 7 k 7 Bảng trọng số cho tín hiệu chói Bảng trọng số cho tín hiệu màu
♦ Mức độ linh hoạt của từng vùng ảnh.
Nh− ta đã biết, lỗi mã hoá khó nhận biết hơn trong vùng ảnh có độ linh hoạt cao nên tại đây có thể sử dụng b−ớc l−ợng tử lớn hơn.
Ng−ời ta tiến hành phân đoạn ảnh và đo đạc mức linh hoạt M cho từng đoạn. Từ đó tạo ra một tác nhân trọng số ak (k =1, . . .,M) cho M mức. Tham số ak này sẽ càng nhỏ nếu mức linh hoạt càng cao và chỉ đ−ợc đánh giá cho hệ số AC bởi hệ số DC chứa năng l−ợng trung bình của khối. Chỉ có các hệ số AC xác định độ t−ơng phản và biến thiên giá trị các điểm ảnh trong khối.
♦ Đặc tuyến của bộ đệm dữ liệu.
Có thể dễ dàng nhận thấy số bit truyền tải của mỗi đoạn ảnh tuỳ thuộc vào nội dung của đoạn ảnh đó. Ví dụ: với đoạn ảnh có độ t−ơng phản thấp, số bit mã hoá sẽ thấp vì năng l−ợng của cả đoạn sẽ tập trung hết vào hệ số DC. Với vùng ảnh có hoạt tính cao, ngoài hệ số DC còn có một số các hệ số AC cần mã hoá dẫn đến làm tăng số bit. Trong khi đó, tốc độ các kênh truyền tải luôn là hằng số, nên các bit mã hoá phải đ−ợc đ−a qua một bộ nhớ đệm để điều chỉnh tốc độ bit đầu ra không thay đổi cho dù có sự biến thiên của tốc độ bit đầu vào.
Dung l−ợng của bộ nhớ này hạn chế nên khả năng tràn bộ nhớ là hoàn toàn có thể xảy ra khi tốc độ bit đầu vào quá lớn. Để tránh điều này, cần có sự điều khiển bộ nhớ đệm. Trạng thái B của bộ nhớ tạo ra một tác nhân trọng số f(B) tác động lên thang l−ợng tử. B càng lớn (bộ đệm càng đầy) thì trọng số càng nhỏ tức b−ớc l−ợng tử càng lớn để giảm bớt tốc độ bit đầu vào.
T rọng số F(B) B Mức Đầy Nửa Rỗng
Hình II.2.13 : Đặc tuyến của bộ đệm dữ liệu:
Tổng hợp tất cả các tác nhân đã xét :
ắ Trọng số từ bảng HVS: wij
ắ Trọng số mức linh hoạt: ak
ắ Trọng số tình trạng bộ đệm: f(B).
Kết hợp với nhau tác động lên thang −ợng tử để có b−ớc l−ợng tử phù hợp nhất cho các hệ số DCT. Chất l−ợng bộ l−ợng tử càng cao nếu sự kết hợp này càng chính xác. Khi đó, chất l−ợng ảnh khôi phục là tốt nhất trong khi vẫn đạt đ−ợc tốc độ dòng bit thấp.
Thông th−ờng, b−ớc l−ợng tử thấp cho hệ số DC và AC tần số thấp, b−ớc l−ợng tử thô dành cho các hệ số AC tần số cao.