Ch−ơng III: Nén video theo chuẩn MPEG
3.2.3. Tiêu chuẩn MPEG-
MPEG-1 có phạm vi ứng dụng rộng rãi cho dạng thức CSIF (Common Source Intermediate Format). CSIF là một định dạng nguồn dữ liệu đầu vào của các bộ nén và giải nén (codec) do CCITT qui định phù hợp với hai dạng quét TV 525/60 và 625/500. Dạng thức này gắn với cấu trúc lấy mẫu 4:2:0 đ−ợc qui định nh− sau: CCIR - 601 525 CSIF- 525 4:2:0 CCIR - 601 625 CSIF - 625 4:2:0 Số điểm/dòng tích cực + Chói Y 720 352 720 352 + Màu Cb, CR) 360 176 360 176 Tần số lấy mẫu (MHz) + Chói Y Chói Y 13,5 6,75 13,5 6,75 + Màu (Cb, CR) 6,75 3,38 6,75 3,38 Số dòng tích cực + Chói Y 480 240 576 288 + Màu (Cb,CR) 480 120 576 144 Tốc độ khung (Hz) 30 30 25 25 Tử số ảnh (Kích cỡ ảnh) 4:3 4:3 4:3 4:3 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 P4 B5 B6 P7 B8 B9 I10 B3 I1 B2
Hình II.3.6:Thứ tự truyền dẫn và thứ tự hiển thị ảnh
Thứ tự khung gốc Thứ tự hiển thị P4 B3 P7 B5 B6 I10 B8 B9 I1 [[[[[ B2 Thứ tự truyền dẫn
Nh− vậy đối với MPEG-1, dòng dữ liệu truyền hình chuẩn theo CCIR- 601 phải đ−ợc biến đổi sang dạng CSIF bằng một bộ chuyển đổi (converter). Điều này đ−ợc thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc dòng (horizontal decimation filter) cho tín hiêụ chói mành lẻ và bộ lọc dòng và mành cho tín hiệu CR, CB mành lẻ. Quá trình giải mã tại bộ thu phải dự báo mành chẵn từ mành lẻ nội suy.
Để giảm mức độ phức tạp và giá thành bộ giải mã, trong MPEG 1 một số tham số đ−ợc mặc định thành hằng số nh− sau:
Tham số Giá trị cực đại
Độ rộng ảnh 768 điểm
Chiều cao ảnh 576 dòng
Tốc độ ảnh 30 ảnh/s
Số l−ợng MB (Macroblock) 396
Giải vevto chuyển động ± 64 điểm
Kích th−ớc bộ đệm đầu vào 327.680 bit
Tốc độ bit 1,8 Mbps
Cú pháp dòng bit gồm 6 lớp nh− đã mô tả trong mục 3.2.1. Sử dụng cả hai dạng thức nén:
♦ Nén Intra: biến đổi DCT, l−ợng tử hoá, mã hoá VLC cho ảnh I.
♦ Nén Inter: −ớc l−ợng chuyển động, tạo dự báo có bù chuyển động cho ảnh B và ảnh P.
MPEG 1 có một số tiêu chuẩn cơ bản nh− sau:
ắ Chỉ có một cấu trúc lấy mẫu 4:2:0.
ắ Kích cỡ ảnh tối đa 720 pixel với 576 dòng sử dụng các tham số mặc định và cỡ 4095 x 4095 dùng tham số đầy đủ.
ắ Độ chính xác mẫu đầu vào 8 bit.
ắ Độ chính xác l−ợng tử hoá và DCT: 9 bit.
ắ Sử dụng l−ợng tử hoá DPCM tuyến tính cho hệ số DC.
ắ L−ợng tử thích nghi cho lớp macroblock (16x16 điểm).
ắ Độ chính xác cực đại của hệ số DC là 8 bit.
ắ Ma trận l−ợng tử chỉ có thể thay đổi ở lớp chuỗi.
ắ Sử dụng khung P và B.
ắ Độ chính xác dự báo chuyển động là nửa điểm.
ắ Tốc độ bit tối đa là 1,85 Mbps khi dùng tham số mặc định cho ảnh 720x576 và 100 Mbps khi dùng tham số đầy đủ cho ảnh 4095 x 4095.
MPEG-1 cho phép có sự truy cập ngẫu nhiên các khung video, tìm kiếm nhanh thuận ng−ợc theo dòng bit đã nén, phát lại ng−ợc dòng video và khả năng dời bỏ dòng bit nén.
3.2.4. Hệ thống nén MPEG-1
Sơ đồ khối chi tiết bộ codec (bộ mã hoá và giải mã) trong chuẩn MPEG-1 nh−
sau:
Bộ phân loại Inter/Intra căn cứ vào thông tin phân loại ảnh (I, P, B) sẽ cho tín hiệu ra Inter/Intra xác định ảnh đ−ợc mã hóa theo mode Inter hay mode Intra.Thông tin này là tác nhân chuyển mạch kích hoạt bộ tạo dự báo t−ơng ứng.
♦ Nếu ảnh I (mã hóa Intra): sử dụng dự báo Intra, lấy MB lân cận tr−ớc đó làm dự báo cho MB hiện hành. MB lân cận này đ−ợc phục hồi nhờ bộ giải l−ợng tử và biến đổi DCT ng−ợc (IDCT).
♦ Nếu ảnh B, P (mã hóa Inter): sử dụng bộ tạo dự báo Inter có bù chuyển động (khối ).
Bộ tạo dự báo này hoạt động nh− sau:
• Chuyển động của các MB đ−ợc tính toán nhờ bộ −ớc l−ợng chuyển động theo các thuật toán Blocking Matching. Kết quả cho vecto chuyển động.
Bộ phân loại