Hình 7.17: Caùc chuaån neùn tín hieäu Audio theo tieâu chuaån MPEG

Hình 2.4: Caáu truùc ñôn giaûn cuûa boä giaûi maõ ñôn giaûn MPEG tín hieäu Audio

Víi kü thuËt sè ho¸ truyÒn h×nh, tèc ®é truyÒn vµ do vËy d¶i th«ng truyÒn lµ qu¸ lín. Do vËy ®ßi hái ®é réng kªnh truyÒn lµ rÊt lín. VÝ dô : tÝn hiÖu video sè thµnh phÇn ( sè ho¸ 8bit – 625 dßng ) cã tèc ®é bit b»ng 216 Mbit/s. D¶i phæ cÇn thiÕt ®Ó truyÒn tÝn hiÖu nµy cã bÒ réng kh«ng d­íi ( 3/4) x 216  162 MHz.

NÕu truyÒn qua vÖ tinh b¨ng C víi tiªu chuÈn 40MHz/ Transponder th× ph¶i cÇn 4 Transponder ghÐp liÒn nhau.

Trong studio truyÒn tÝn hiÖu b»ng c¸p, R¾c nèi chÊt l­îng cao vµ víi kho¶ng c¸ch ng¾n, viÖc nÐn d¶i tÇn chØ mang tÝnh kinh tÕ, nªn viÖc truyÒn tÝn hiÖu cã thÓ thùc hiÖn ®­îc mµ kh«ng cÇn nÐn. Song sÏ rÊt khã kh¨n, thÆm chÝ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc viÖc truyÒn tÝn hiÖu video sè qua vÖ tinh víi ®é réng d¶i tÇn mét kªnh 27 MHz hoÆc qua hÖ thèng truyÒn h×nh qu¶ng b¸ trªn mÆt ®Êt víi tiªu chuÈn 7  8 MHz cho mét kªnh truyÒn h×nh tiªu chuÈn. Do vËy nÐn video lµ c«ng ®o¹n kh«ng thÓ thiÕu ®­îc ®Ó kh¾c phôc nh÷ng khã kh¨n vÒ yªu cÇu d¶i băng tÇn cho phÐp.

B¶n chÊt cña nÐn video lµ mét qu¸ tr×nh trong ®ã l­îng sè liÖu biÓu diÔn l­îng th«ng tin cña mét ¶nh hoÆc nhiÒu ¶nh ®­îc gi¶m bít b»ng c¸ch lo¹i bá nh÷ng sè liÖu d­ thõa trong tÝn hiÖu video. C¸c chuçi ¶nh truyÒn h×nh cã nhiÒu phÇn tö gièng nhau. VËy tÝn hiÖu truyÒn h×nh cã chøa nhiÒu d÷ liÖu d­ thõa, ta cã thÓ bá qua mµ kh«ng lµm mÊt th«ng tin h×nh ¶nh. §ã lµ qu¸ tr×nh xo¸ dßng xo¸ mµnh, vïng ¶nh tÜnh hoÆc chuyÓn ®éng rÊt chËm, vïng ¶nh nÒn gièng nhau hoÆc kh¸c nhau rÊt Ýt. Th­êng th× chuyÓn ®éng trong ¶nh truyÒn h×nh cã thÓ dù b¸o, do ®ã chØ cÇn truyÒn c¸c th«ng tin biÕn ®æi. C¸c hÖ thèng nÐn sö dông ®Æc tÝnh nµy cña tÝn hiÖu video vµ c¸c ®Æc tr­ng cña m¾t ng­êi ( lµ kÐm nhËy víi sai sè trong h×nh ¶nh cã nhiÒu chi tiÕt vµ c¸c phÇn tö chuyÓn ®éng). Qu¸ tr×nh sau nÐn lµ gi·n ¶nh ®Ó t¹o l¹i ¶nh gèc hoÆc mét xÊp xØ ¶nh gèc.

1. 
   M« h×nh nÐn ¶nh
   

Ho¹t ®éng thø hai cña bé m· ho¸ lµ l­îng tö ho¸ gióp rêi r¹c ho¸ th«ng tin ®­îc biÓu diÔn. §Ó truyÒn tÝn hiÖu video qua mét kªnh sè, nh÷ng th«ng tin biÓu diÔn ®­îc l­îng tö ho¸ thµnh mét sè h÷u h¹n møc. ë c«ng ®o¹n nµy xÈy ra sai sè, sai sè nµy ®­îc gäi lµ sai sè hÖ thèng.

Ho¹t ®éng thø 3 lµ g¸n c¸c tõ m·. C¸c tõ m· nµy lµ mét chuçi c¸c bit dïng ®Ó biÓu diÔn c¸c møc l­îng tö ho¸. C¸c qu¸ tr×nh sÏ ng­îc l¹i trong bé gi¶i m· video.

Mçi ho¹t ®éng cè gi¾ng lo¹i bá phÇn d­ thõa trong tÝn hiÖu video vµ lîi dông sù giíi h¹n cña hÖ thèng nh×n cña m¾t ng­êi. Nhê bá ®i phÇn d­ thõa, C¸c th«ng tin gièng nhau hoÆc cã liªn quan ®Õn nhau sÏ kh«ng ®­îc truyÒn ®i. Nh÷ng th«ng tin bá ®i mµ kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn viÖc nh×n còng sÏ kh«ng ®­îc truyÒn ®i.

NÐn sè liÖu lµ qu¸ tr×nh gi¶m l­îng sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó biÓu diÔn cïng mét l­îng th«ng tin cho tr­íc. CÇn ph¶i ph©n biÖt gi÷a sè liÖu vµ th«ng tin. Thùc tÕ gi÷a sè liÖu vµ th«ng tin kh«ng ®ång nhÊt víi nhau. Sè liÖu( vµ do ®ã lµ tÝn hiÖu) chØ lµ ph­¬ng tiÖn ®Ó truyÒn t¶i th«ng tin. Cïng mét l­îng th«ng tin cho tr­íc cã thÓ biÓu diÔn b»ng c¸c l­îng sè liÖu kh¸c nhau, nã bao gåm sè liÖu hoÆc tõ kh«ng cho th«ng tin thÝch hîp lÉn x¸c ®Þnh ®· biÕt.

§é d­ thõa sè liÖu lµ trung t©m trong nÐn ¶nh sè. §é d­ thõa d÷ liÖu kh«ng ph¶i lµ mét kh¸i niÖm tr×u t­îng mµ lµ mét thùc tÕ cã thÓ ®Þnh l­îng ®­äc b»ng to¸n häc.

NÕu r₁ vµ r₂ lµ l­îng sè liÖu trong hai tËp hîp sè liÖu cïng ®­îc dïng ®Ó biÓu diÔn mét l­îng th«ng tin cho tr­íc th× ®é d­ thõa sè liÖu t­¬ng ®èi cña tËp hîp sè liÖu thø nhÊt so víi tËp hîp sè liÖu thø hai cã thÓ ®­îc ®Þnh nghi· nh­ sau :

R_D = 1- 1/C_N

Trong ®ã C_N : th­êng ®­îc gäi lµ tû sè nÐn, C_N = r₁/r₂.

Trong tr­êng hîp r₁ = r₂ th× C_N = 1 vµ R_D = 0, cã nghÜa lµ so víi tËp hîp sè liÖu thø hai th× tËp hîp sè liÖu thø nhÊt kh«ng d­ thõa. Khi r₂<< r₁ th× C_N tiÕn tíi v« cïng vµ R_D tiÕn tíi 1, cã nghÜa lµ ®é d­ thõa sè liÖu t­¬ng ®èi cña tËp hîp sè liÖu thø nhÊt lµ kh¸ lín hay tËp hîp sè liÖu thø hai ®· ®­îc nÐn qu¸ nhá.

ë ®©y cã sù kÕt hîp gi÷a tû lÖ nÐn vµ chÊt l­îng h×nh ¶nh. Tû lÖ nÐn cµng cao sÏ lµm gi¶m chÊt l­îng h×nh ¶nh vµ ng­îc l¹i. ChÊt l­îng vµ qu¸ tr×nh nÐn cã thÓ thay ®æi tuú theo ®Æc ®iÓm cña h×nh ¶nh nguån vµ néi dung ¶nh. §¸nh gi¸ chÊt l­îng ¶nh, ng­êi ta tÝnh sè bit cho mét ®iÓm trong ¶nh nÐn ( N_b)). Nã ®­îc x¸c ®Þnh lµ tæng sè bit ë ¶nh nÐn chia cho tæng sè ®iÓm :

N_b = sè bit nÐn / sè ®iÓm

Trong nÐn ¶nh sè cã ba lo¹i d­ thõa sè liÖu :

NÕu c¸c møc cña tÝn hiÖu video ®­îc m· ho¸ b»ng c¸c symbol nhiÒu h¬n cÇn thiÕt th× kÕt qu¶ cã ®é d­ thõa m·. §Ó gi¶m ®é d­ thõa m·, trong nÐn ¶nh th­êng sö dông c¸c m· cã ®é dµi thay ®æi (VLC) nh­ m· Huffman, m· RLC ... l­îng th«ng tin vÒ h×nh ¶nh cã x¸c xuÊt cao sÏ ®­îc m· ho¸ b»ng tõ m· Ýt bit h¬n so víi l­îng th«ng tin cã x¸c xuÊt thÊp h¬n.

Gi¸ trÞ cña bÊt kú pixel nµo ®ã còng cã thÓ ®­îc dù b¸o tõ c¸c pixel l©n cËn nã, nªn th«ng tin tõ c¸c pixel riªng lµ t­¬ng ®èi nhá. Sù tham gia cña mét pixel riªng vµo ¶nh lµ d­ thõa.

NhiÒu tªn (bao gåm : d­ thõa kh«ng gian, d­ thõa h×nh häc, d­ thõa trong ¶nh) ®­îc ®¹t ra ®Ó ph©n biÖt sù phô thuéc nµy cña pixel. Ta dïng ®é d­ thõa cña pixel ®Ó chØ tÊt c¶ c¸c tªn trªn

§Ó gi¶m ®é d­ thõa trong pixel cña mét ¶nh, d·y pixel hai chiÒu dïng cho viÖc nh×n vµ néi suy ph¶i ®­îc biÕn ®æi thµnh mét d¹ng cã hiÖu qu¶ h¬n. Trong c¸c ph­¬ng ph¸p nÐn ¶nh ng­êi ta th­êng sö dông ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi Cosin rêi r¹c(DCT) ®Ó biÕn ®æi pixel tõ miÒn kh«ng gian sang miÒn tÇn sè, b»ng c¸ch nµy sÏ gi¶m ®­îc ®é d­ thõa d÷ liÖu trong pixel ë miÒn tÇn sè cao.

B»ng trùc quan ta thÊy, sù thu nhËn c­êng ®é s¸ng cña m¾t ng­êi thay ®æi chØ giíi h¹n trong mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh. HiÖn t­îng nµy xuÊt ph¸t tõ sù thËt lµ m¾t ng­êi kh«ng ®¸p øng víi cïng ®é nhËy cña c¸c th«ng tin th× thÊy th«ng tin ®¬n gi¶n cã tÇm quan träng Ýt h¬n th«ng tin kh¸c trong vïng nh×n thÊy. Th«ng tin nµy ®­îc gäi lµ ®é d­ thõa t©m sinh lý nh×n. Nã cã thÓ ®­îc lo¹i bá mµ kh«ng ¶nh h­ëng ®¸ng kÓ ®Õn chÊt l­îng ¶nh.

Kh¸c víi ®é d­ thõa m· vµ ®é d­ thõa trong pixel, ®é d­ thõa t©m sinh lý cã liªn quan ®Õn th«ng tin ®Þnh l­îng, nã quan träng tíi viÖc l­îng tö ho¸. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ ¸nh x¹ mét kho¶ng réng c¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo lªn mét sè h÷u h¹n c¸c gi¸ trÞ ®©ï ra. §ã lµ to¸n tö kh«ng ®¶o ng­îc ( mÊt th«ng tin) cho kÕt qu¶ nÐn sè liÖu cã tæn hao.
2.2.2. c¸c ph­¬ng ph¸p nÐn

C¸c hÖ thèng nÐn lµ sù phèi hîp cña rÊt nhiÒu c¸c kü thuËt xö lý nh»m gi¶m tèc ®é bit cña tÝn hiªô sè mµ vÉn ®¶m b¶o chÊt l­îng ¶nh. Cã hai kü thuËt nÐn lµ nÐn kh«ng tæn hao vµ nÐn cã tæn hao.

NÐn kh«ng tæn hao lµ qu¸ tr×nh nÐn kh«ng mÊt th«ng tin, cho phÐp phôc håi l¹i ®óng tÝn hiÖu ban ®Çu sau khi gi¶i nÐn. §©y lµ qu¸ tr×nh m· ho¸ cã tÝnh thuËn nghÞch. HÖ sè nÐn phô thuéc vµo chi tiÕt ¶nh ®­îc nÐn. HÖ sè nÐn cña ph­¬ng ph¸p nµy lu«n lu«n nhá h¬n 2 : 1

C¸c kü thuËt nÐn kh«ng mÊt th«ng tin bao gåm :
1.1.m· ho¸ víi ®é dµi tõ m· thay ®æi(VLC).

Ph­¬ng ph¸p nµy cßn ®­îc gäi lµ m· ho¸ Huffman vµ m· ho¸ entropy, dùa trªn tÝnh thèng kª cña tÝn hiÖu, kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn cña c¸c gi¸ trÞ biªn ®é trïng hîp trong mét bøc ¶nh vµ thiÕt lËp mét tõ m· ng¾n cho c¸c tõ m· cã tÇn suÊt xuÊt hiÖn cao nhÊt vµ tõ m· dµi cho c¸c gi¸ trÞ cßn l¹i. Khi thùc hiÖn gi¶i nÐn, c¸c thiÕt lËp m· trïng hîp sÏ ®­îc sö dông ®Ó t¹o l¹i gi¸ trÞ tÝn hiÖu ban ®Çu. M· ho¸ vµ gi¶i m· Huffman cã thÓ ®­îc thùc hiÖn mét c¸ch dÔ dµng b»ng c¸ch sö dông c¸c b¶ng t×m kiÕm.

Ph­¬ng ph¸p nµy dùa trªn sù lÆp l¹i cña cïng mét gi¸ trÞ mÉu ®Ó t¹o ra c¸c m· ®Æc biÖt biÓu diÔn sù b¾t ®Çu vµ kÕt thóc cña gi¸ trÞ lÆp l¹i. ChØ cã c¸c mÉu cã gi¸ trÞ kh¸c 0 míi ®­îc m· ho¸. Sè mÉu cã gi¸ trÞ b»ng 0 s÷ ®­îc truyÒn ®i cïng dßng quÐt. Cuèi cïng c¸c chuçi 0 ®­îc t¹o ra b»ng qu¸ tr×nh gi¶i t­¬ng quan nh­ ph­¬ng ph¸p DCT hay DPCM.

Vïng th«ng tin xo¸ ®­îc lo¹i bá khái dßng tÝn hiÖu ®Ó truyÒn ®i vïng th«ng tin tÝch cùc cña ¶nh. Trong kÕt hîp hai ph­¬ng ph¸p nÐn kh«ng tæn hao víi nÐn cã tæn hao.

NÐn cã tæn hao chÊp nhËn mÊt m¸t mét Ýt th«ng tin ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ nÐn, nã rÊt thÝch hîp víi nguån th«ng tin lµ h×nh ¶nh vµ ©m thanh. Nã cho tû lÖ nÐn ¶nh cao ®Ó cã thÓ truyÒn dÉn, ph¸t sãng. §ång thêi còng cho mét tû lÖ nÐn thÝch hîp cho xö lý vµ l­u tr÷ ¶nh trong studio.

NÐn tæn hao thùc hiÖn trong ba b­íc :

- B­íc 1 : BiÕn ®æi tÝn hiÖu tõ miÒn thêi gian sang miÒn tÇn sè b»ng c¸ch sö dông c¸c thuËt to¸n biÕn ®æi cosin rêi r¹c DCT. B­íc nµy thùc hiÖn viÖc gi¶m ®é d­ thõa cña pixel trong ¶nh, tuy nhiªn qu¸ tr×nh nµy kh«ng g©y tæn hao tÝn hiÖu.

-B­íc 2 : Thùc hiÖn l­îng tö ho¸ c¸c hÖ sè DCT, lµm trßn c¸c sè liÖu. ViÖc mÊt m¸t sè liÖu xÈy ra ë giai ®o¹n lµm trßn nµy.

-B­íc 3 : NÐn sè liÖu ®· biÕn ®æi vµ lµm trßn b»ng c¸ch m· ho¸ entropy, ë ®©y dïng c¸c m· kh«ng tæn hao nh­ m· Huffman, RLC...

RLC lµ lo¹i m· x©y dùng trªn c¬ së sö dông sè lÇn lÆp l¹i cña c¸c ®iÓm ¶nh. RLC t¸ch chuçi gi¸ trÞ gièng nhau vµ biÓu diÔn nh­ lµ mét tæng. Khi d·n gi¸ trÞ nµy t¹o l¹i sè lÇn biÓu diÔn tæng. Kü thuËt nµy chØ cã thÓ ¸p dông cho c¸c chuçi symbol tuyÕn tÝnh. Do ®ã, khi ¸p dông cho sè liÖu ¶nh hai chiÒu, h×nh ¶nh ®­îc t¸ch thµnh mét chuçi c¸c dßng quÐt.

Mét lo¹i c¶i biªn cña m· RLC lµ m· VLC ( m· cã ®é dµi thay ®æi ®­îc ) m· nµy dïng ®Ó biÓu diÔn c¸c gi¸ trÞ symbol còng nh­ ®é dµi ch¹y. C¸ch thùc hiÖn lµ tÝnh ph©n ph©n bè x¸c suÊt cña c¸c ®é dµi ch¹y vµ c¸c gi¸ trÞ symbol.

RLC kh«ng thÝch hîp trùc tiÕp cho c¸c ¶nh tù nhiªn cã t«ng ¶nh liªn tôc ®­îc m· ho¸ b»ng mét qu¸ tr×nh sè ho¸ tuyÕn tÝnh, v× RLC ph¶i nÐn tËp sè liÖu cã b­íc ch¹y t­¬ng ®èi lín gièng nhau, trong khi ®ã ¶nh cã t«ng liªn tôc cã tÇn sè kh«ng gian thÊp, viÖc thay ®æi c¸c vïng réng ®­îc lµm ®Çy b»ng c¸c gi¸ trÞ pixel gièng nhau lµ t­¬ng ®èi nhá. RLC tù nã s÷ kh«ng cho c¸c møc nÐn cã ý nghi·.

RLC ®­îc dïng kÕt hîp víi c¸c kü thuËt kh¸c nh­ c¸c chuÈn nÐn JPEG, MPEG s÷ cho kÕt qu¶ nÐn tèt. RLC ®­îc dïng cho c¸c hÖ sè l­îng tö ho¸ tèt h¬n lµ dïng trùc tiÕp cho sè liÖu ¶nh.
2. M· Shannon-Fano.

M· nµy dùa trªn x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña nh÷ng symbol nguån bªn trong mét l­îng th«ng tin qua x¸c suÊt cña chóng. Víi nh÷ng symbol cã x¸c suÊt xuÊt hiÖn cµng lín th× tõ m· dïng ®Ó m· ho¸ chóng cµng ng¾n.

M· Huffman thuéc lo¹i m· entropy hoÆc m· thèng kª. T­ t­ëng chÝnh lµ dïng m· VLC, sö dông Ýt bit ®Ó m· ho¸ c¸c gi¸ trÞ hay xÈy ra, vµ nhiÒu bit ®Ó m· ho¸ c¸c gi¸ trÞ Ýt xÈy ra. Tõ ®ã tèc ®é bit sÏ gi¶m ®¸ng kÓ.

Nãi chung, m· Huffman sÏ ®¹t hiÖu suÊt thÊp nÕu x¸c suÊt xuÊt hiÖn c¸c phÇn tö gÇn nhau. Ng­îc l¹i ®¹t hiệu xuÊt cao nÕu x¸c suÊt xuÊt hiÖn c¸ch xa nhau.

Trªn thùc tÕ m· Huffman ®­îc ph¸t triÓn trªn mét tËp ¶nh, nh­ng sau ®ã ®­îc ¸p dông trªn c¸c ¶nh kh¸c, mçi ¶nh cã ph©n bè x¸c suÊt symbol riªng cña nã. Do ®ã m· Huffman kh«ng cÇn tèi ­u cho ¶nh ®Æc biÖt nµo.

Ph­¬ng ph¸p m· dù ®o¸n hay cßn gäi lµ ®iÒu xung m· vi sai (DCPM). Ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng m· ho¸ biªn ®é th«ng tin ë mçi mÉu, mµ chØ m· ho¸ c¸c th«ng tin cã biªn ®é chªnh lÖch gi÷a mÉu ®· cho vµ mÉu dù b¸o. Do ph©n bè chªnh lÖch vÒ biªn ®é ®iÓm ¶nh cã ®å thÞ h×nh chu«ng xung quanh ®iÓm 0. NÕu dùa trªn c¸c ®Æc tr­ng thèng kª ¶nh, th× sù kh¸c nhau nµy lµ kh«ng lín l¾m, do vËy ®Ó m· ho¸ nã chØ cÇn gi¶m mét sè Ýt bit lµ ®ñ.

Ph­¬ng ph¸p m· ho¸ dù ®o¸n cßn sö dông ®Æc ®iÓm cña m¾t ng­êi vµ cho phÐp dïng ®Æc tr­ng phi tuyÕn vÒ l­îng tö ho¸.

Sau ®©y lµ s¬ ®å m· ho¸ vµ gi¶i m· DCPM :

e e
+

+
P v’ +

S¬ ®å bé gi¶i m· :

+ e_q + v’

Nh»m tr¸nh c¸c lçi cã thÓ xuÊt hiÖn trong khi truyÒn, mét mÉu ®Çy ®ñ ®­îc giö ®i theo chu kú nhÊt ®Þnh, cho phÐp cËp nhËt c¸c gi¸ trÞ chÝnh x¸c. M· ho¸ DCPM còng sö dông thªm c¸c kü thuËt dù ®o¸n va l­îng tö ho¸ thÝch nghi ®Ó hoµn thiÖn thªm kü thuËt nÐn nµy.

TÝn hiÖu dù b¸o ®­îc t¹o tõ c¸c mÉu n»m trong cïng mét mµnh, c¸c mÉu ®­îc biÕn ®æi n»m trªn cïng mét dßng quÐt (m· gi÷a c¸c pixel) vµ cïng víi c¸c dßng quét l©n cËn ( m· gi÷a c¸c dßng ).

ViÖc t¹o tÝn hiÖu dù b¸o cña DPCM trong mµnh dùa trªn mèi liªn kÕt gi÷a c¸c ®iÓm ¶nh. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cho thÊy hÖ sè liªn kÕt gi¶m nhanh khi ®i xa ®iÓm ¶nh quan s¸t theo chiÒu ngang (c¸c pixel trªn cïng mét dßng) vµ theo chiÒu ®øng (c¸c pixel cña dßng kÒ nhau) do ®ã khi t¹o tÝn hiÖu dù b¸o cÇn chó ý ®Õn c¸c mÉu tÝn hiÖu n»m kÒ nhau.

TÝn hiÖu dù b¸o cã thÓ lµ hµm tuyÕn tÝnh hoÆc cã thÓ lµ hµm phi tuyÕn cña c¸c mÉu l©n cËn. ViÖc t¹o tÝn hiÖu dù b¸o phi tuyÕn ®ßi hái thiÕt kÕ m¹ch phøc t¹p h¬n, do ®ã trong thùc tÕ kh«ng dïng cho tÝn hiÖu video.

TÝn hiÖu dù b¸o ®­îc t¹o trªn c¬ së c¸c mÉu n»m ë c¸c mµnh kÒ nhau tr­íc ®ã. Ph­¬ng ph¸p DPCM gi÷a c¸c mµnh tËn dông quan hÖ chÆt chÏ gi÷a mµnh cña c¸c ¶nh tÜnh vµ mµnh tr­íc ®ã cña c¸c ¶nh ®éng.

Nghiªn cøu thèng kª vµ cÊu tóc ¶nh cho thÊy r»ng sù kh¸c nhau gi÷a c¸c ¶nh kÒ nhau lµ kh«ng lín l¾m. §Ó t¹o l¹i mét ¶nh trung thùc chØ cÇn truyÒn c¸c ®iÓm ¶nh lµm biÕn ®æi vµ kh«i phôc l¹i (t¹i phÝa thu) tÊt c¶ c¸c ®iÓm ¶nh cßn l¹i tõ mµnh tr­íc hoÆc ¶nh tr­íc trong bé nhí.

Ph­¬ng ph¸p DPCM gi÷a c¸c mµnh thuËn lîi cho truyÒn h×nh tho¹i. V× tÝn hiÖu truyÒn h×nh tho¹i cã ®Æc ®iÓm lµ ¶nh chuyÓn ®éng Ýt, tèc ®é chuyÓn ®éng chËm, do ®ã vïng ¶nh réng, Ýt thay ®æi gi÷a c¸c mµnh kÒ nhau.

Ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n cña DPCM gi÷a c¸c mµnh lµ m· ho¸ trùc tiÕp vi sai gi÷a c¸c mµnh kÒ nhau.

§Æc tr­ng l­îng tö lµ phi tuyÕn nªn sù chªnh lÖch nhá gi÷a c¸c møc sÏ ®­îc kh«i phôc víi ®é chÝnh x¸c cao h¬n so ®é chªnh lÖch lín. §iÒu ®ã kh¼ng ®Þnh viÖc kh«i phôc mét c¸ch chÝnh x¸c c¸c vïng ¶nh réng, chuyÓn ®éng chËm (mµ trªn ®ã tÊt c¶ c¸c mÐo rÊt dÔ nhËn biÕt).

Ng­îc l¹i, t¹i vïng ¶nh cã nhiÒu chuyÓn ®éng, khi kh«i phôc l¹i sÏ kÐm chÝnh x¸c h¬n v× do ®Æc ®iÓm cña m¾t ng­êi, ®é ph©n gi¶i cña ¶nh cã thÓ thÊp h¬n.C¸c lo¹i DPCM th­êng dïng nhÊt :
@. Intraframe DVCPM

§©y lµ ph­¬ng ph¸p lÊy mÉu tõ phÇn ¶nh chuyÓn ®éng, chØ truyÒn c¸c phÇn ¶nh chuyÓn ®éng vµ kh«i phôc c¸c ®iÓm ¶nh cßn l¹i b»ng trÞ trung b×nh c¸c anhr ®­îc truyÒn.

Ph­¬ng ph¸p ®an chÐo c¸c mµnh cßn gäi lµ ph­¬ng ph¸p lµm ®Çy cã chän khi ¶nh truyÒn Ýt chuyÓn ®éng vµ tèc ®é thÊp. Ph­¬ng ph¸p nµy dùa trªn nguyªn t¾c chØ truyÒn phÇn ®iÓm ¶nh ®­îc chän ë mçi mµnh vµ nhËn ¶nh cã ®é chiÕu s¸ng l©u.

Ph­¬ng ph¸p nµy lµ sù kÕt hîp cña ph­¬ng ph¸p lµm ®Çy cã chän läc vµ ph­¬ng ph¸p lÊy mÉu tõng phÇn trong ¶nh chuyÓn ®éng cïng víi DPCM gi÷a mµnh víi dù b¸o mét phÇn tö. Mçi ¶nh ®­îc chia thµnh phÇn tö chuyÓn ®éng vµ phÇn tö tÜnh, ®èi víi phÇn ¶nh tÜnh dïng ph­¬ng ph¸p lµm ®Çy cã chän läc, ®èi víi c¸c phÇn tö ¶nh ®éng th× sö dông ph­¬ng ph¸p lÊy mÉu tõng phÇn.

§èi víi viÖc m· ho¸ riªng rÏ tõng ®iÓm mét sÏ kh«ng ®¹t ®­îc hiÖu qu¶ bëi v× kh«ng tËn dông hÕt ®­îc mèi quan hÖ gi÷a c¸c khèi ®iÓm trong ¶nh sè. Ph­¬ng ph¸p m· chuyÓn vÞ lµ mét c¸ch cã hiÖu qu¶ trong viÖc m· ho¸ khèi ®iÓm th«ng qua biÕn ®æi tuyÕn tÝnh c¸c ®iÓm nµy thµnh c¸c hÖ sè chuyÓn vÞ vµ m· ho¸ c¸c hÖ sè chuyÓn vÞ ®ã.

Trong hÖ th«ng PCM tuyÕn tÝnh vµ DPCM ng­êi ta c¨n cø vµo biªn ®é tÝn hiÖu ®Ó thùc hiÖn, cßn trong m· chuyÓn vÞ th× dùa vµo viÖc chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tõ miÒn thêi gian sang miÒn tÇn sè. ë ®©y kh«ng dïng phÐp biÕn ®æi Fourier v× nã kh«ng phï hîp, mµ ng­êi ta dïng phÐp biÕn ®æi tuyÕn tÝnh.

Ph­¬ng ph¸p gåm c¸c b­íc nh­ sau :

Chia ¶nh thµnh c¸c khèi tiÓu ¶nh víi kÝch th­íc n  n

BiÕn ®æi tuyÕn tÝnh c¸c phÇn tö (mÉu) cña tÝn hiÖu mçi tiÓu ¶nh

M· ho¸ c¸c phÇn tö cña tÝn hiÖu.

HÖ thèng m· ho¸ vµ gi¶i m· m· chuyÓn vÞ :

a) M· ho¸

b) Gi¶i m·

H×nh 2-3 : HÖ thèng gi¶i m· vµ m· ho¸ m· chuyÓn vÞ
Trong m· chuyÓn vÞ, b­íc ®Çu tiªn lµ ph¶i chän mét chuyển ®æi thÝch hîp ®Ó gi¶m sù ®èi lËp gi÷a c¸c ®iÓm trong khèi mét c¸ch hiÖu qu¶. MÆc dï b¶n th©n qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi nµy kh«ng lµm gi¶m tèc ®é bit ®i chót nµo nh­ng nã cã hiÖu qu¶ trong viÖc gi¶m d÷ liÖu trong qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸. Hay nãi c¸ch kh¸c, qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi thµnh m· chuyÓn vÞ kh«ng hÒ xÈy ra nÐn d÷ liÖu mµ chØ lµ b­íc chuÈn bÞ cho viÖc gi¶m d÷ liÖu trong qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸. Sau khi chän ®­îc biÕn ®æi trùc giao th× b­íc quan träng nhÊt lµ x¸c ®Þnh bit chØ ®Þnh vµ thiÕt kÕ hÖ thèng l­îng tö ho¸ cho c¸c hÖ sè nµy ®Ó toµn bé qu¸ tr×nh nÐn d÷ liÖu ®­îc thùc hiÖn t¹i ®©y. B­íc cuèi cïng lµ sö dông m· entropy ®Ó gi¶m tèc ®ộ d÷ liÖu.

Môc ®Ých cña viÖc chia ¶nh thµnh c¸c ¶nh con n  n lµ ®Ó t¸ch liªn kÕt c¸c pixel cña tõng ¶nh con hoÆc gãi cµng nhiÒu th«ng tin vµ mét sè Ýt c¸c hÖ sè biÕn ®æi.

Sau ®ã tr¹ng th¸i l­îng tö ho¸ t¸ch cã chän läc hoÆc l­îng tö ho¸ th« h¬n c¸c hÖ sè mang tin Ýt nhÊt. C¸c hÖ sè nµy Ýt ¶nh h­ëng tíi chÊt l­îng ¶nh con ®­îc kh«i phôc. Qu¸ tr×nh m· ho¸ x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè l­îng tö ho¸ ®­îc thùc hiÖn b»ng m· VLC.

Chän chuyÓn vÞ (biÕn ®æi) : c¸c hÖ thèng m· chuyÓn vÞ (biÕn ®æi) trªn c¬ së biÕn ®æi Karhuman loeve (KLT), DFT, DCT, Walsh-Hadamard (WHT). ViÖc chän mét chuyÓn vÞ cô thÓ cho 1 øng dông nhÊt ®Þnh phô thuéc vµo møc sai sè kh«i phôc cña nã vµ cã thÓ tÝnh b»ng m¸y tÝnh. Cã thÓ nÐn trong khi l­îng tö ho¸ c¸c hÖ sè biÕn ®æi (nh­ng ngoµi thêi gian chuyÓn vÞ).

HÇu hÕt c¸c hÖ thèng m· chuyÓn vÞ trªn thùc tÕ ®Òu dùa trªn c¬ së DCT, nã cho phÐp phèi hîp tèt gi÷a kh¶ n¨ng gãi th«ng tin vµ ®é phøc t¹p tÝnh to¸n.

Mét ®Æc tÝnh quan träng cña DCT so víi c¸c biÕn ®æi cosin kh¸c lµ : nÕu nh­ biÕn ®æi DFT sÏ dÉn ®Õn liªn kÕt kh«ng liªn tôc trong néi dung cÇn chuyÓn vÞ c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao vµ nÕu c¸c hÖ sè nµy ®­îc trung chuyÓn, l­îng tö ho¸ sÏ g©y ra hiÖn t­îng Gibbs vµ g©y ra sai sè. Cßn DCT kh«ng t¹o ra sù rêi r¹c trong liªn kÕt, do ®ã nã h¹n chÕ ®­îc sai sè do Gibbs g©y ra.

Ph­¬ng ph¸p nµy tËp trung vµo mét sè c¸c hÖ sè chuyÓn vÞ mµ kh«ng ph¶i lµ c¸c ®iÓm ¶nh cña ¶nh gèc vµ l­îng th«ng tin chØ trong mét sè Ýt c¸c hÖ sè chuyÓn vÞ. Nh­ vËy sè bit dïng cho qu¸ tr×nh chuyÓn vÞ sÏ Ýt ®i.

Mét lý do n÷a lµ do hÖ thèng thÞ gi¸c cña con ng­êi kh«ng nhËn biÕt ®­îc hoµn toµn c¸c chi tiÕt cña ¶nh khi c¸c chi tiÕt ®ã biÕn ®æi nhanh so víi c¸c chi tiÕt biÕn ®æi chËm, do vËy ®Ó m· ho¸ c¸c hÖ sè chuyÓn vÞ ë tÇn sè cao ta chØ cÇn mét sè Ýt bit mµ chÊt l­îng h×nh ¶nh vÉn cao.

Trong hÖ chuyÓn vÞ hai chiÒu cho c¸c ¶nh sè, dùa tªn c¬ së t­¬ng quan gi÷a c¸c mÉu trªn dßng h×nh. Tr­íc tiªn mét khèi ®­îc chia thµnh nhiÒu khèi h×nh ch÷ nhËt víi kÝch th­íc p q. Sau ®ã c¸c khèi nµy ®­îc chuyÓn vÞ vµ c¸c hÖ sè thu ®­îc sau qu¸ tr×nh chuyÓn vÞ ®­îc l­îng tö ho¸ vµ m· ho¸.

Ph­¬ng ph¸p chuyÓn vÞ xuÊt hiÖn mÐo do viÖc chia ¶nh thµnh c¸c khèi ¶nh con, kÕt qu¶ g©y nhoÌ vµ ph¶n x¹ ë c¸c khèi ¶nh con.

§iÒu khiÓn tèc ®é

B¶ng l­îng tö

H×nh 2- 4 : S¬ ®å nguyªn lý nÐn trong ¶nh

NÐn trong ¶nh lµ lo¹i nÐn nh»m lµm gi¶m bít th«ng tin d­ thõa trong miÒn kh«ng gian. NÐn trong ¶nh sö dông c¶ hai qu¸ tr×nh nÐn cã tæn hao vµ nÐn kh«ng tæn hao ®Ó gi¶m bít d÷ liÖu trong mét ¶nh. Qu¸ tr×nh nµy kh«ng sö dông c¸c ¶nh tr­íc vµ sau ¶nh ®ang xÐt.

ThuËt ng÷ ¶nh ë ®©y cÇn ®­îc hiÓu mét c¸ch chÝnh x¸c, bëi v× trong kü thuËt nÐn ¶nh cho phÐp sö dông hoÆc mµnh (field) hoÆc ¶nh (frame) nh­ mét ảnh gèc. NÕu kü thuËt nÐn dïng mµnh th× nÐn trong ¶nh sÏ t¹o ra hai ¶nh trong mçi ¶nh.
2.TiÒn sö lý

Tr­íc khi thùc hiÖn biÕn ®æi DCT c¶ ¶nh ®­îc chia thµnh c¸c khèi lín riªng biÖt kh«ng chång nhau (khèi MB). Mçi MB bao gåm 4 Block c¸c mÉu tÝn hiÖu chãi (Y) vµ 2 hoặc 4 hoÆc 8 block c¸c mÉu tÝn hiÖu sè mÇu (C_R,C_B). Sè c¸c block phô thuéc vµo c¸c lo¹i chuÈn video.

a) 4:2:0(4:1:1) b)4:2:2 c) 4:4:4

a) CÊu tróc c¸c block tÝn hiÖu chãi (quÐt liªn tôc)

b) CÊu tróc block tÝn hiÖu chãi (quÐt xen kÏ)

TÊt c¶ c¸c block cã cïng kÝch th­íc vµ mçi block lµ mét ma trËn ®iÓm ¶nh kÝch th­íc 88 ®­îc lÊy tõ mét ¶nh mµn h×nh theo chiÒu tõ tr¸i sang ph¶i tõ trªn xuèng d­íi.

CÊu tróc cña MB còng phô thuéc vµo lo¹i quÐt ¶nh. NÕu quÐt liªn tôc th× c¸c block bao gåm c¸c mÉu tõ c¸c dßng liªn tôc (quÐt theo ¶nh frame). Ng­îc l¹i trong tr­êng hîp quÐt xen kÏ, trong mét block chØ gåm c¸c mÉu cña mét nöa ¶nh (nÐn theo mµnh-field). ViÖc chia thµnh ¶nh con chØ thùc sù cã ý nghÜa cho b­íc chuyÓn vÞ tiÕp theo.

C«ng ®o¹n ®Çu tiªn cña hÇu hÕt c¸c qu¸ tr×nh nÐn lµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng tin d­ thõa trong miÒn kh«ng gian cña mét mµnh hoÆc mét ¶nh cña tÝn hiÖu video. NÐn kh«ng gian đ­îc thùc hiÖn bëi phÐp biÕn ®æi DCT (Discrete cosine trasform). DCT biÕn ®æi d÷ liÖu d­íi d¹ng biªn ®é thµnh d÷ liÖu d­íi d¹ng tÇn sè. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh biÕn ®æi lµ....

hoÆc gãi cµng nhiÒu n¨ng l­îng cña ¶nh con vµo mét phÇn nhá c¸c hÖ sè hµm truyÒn. ViÖc m· ho¸ vµ truyÒn chØ thùc hiÖn ®èi víi c¸c hÖ sè n¨ng l­îng nµy, vµ cã thÓ cho kÕt qu¶ tèt khi t¹o l¹i tÝn hiÖu video cã chÊt l­îng cao.

DCT ®· trë thµnh tiªu chuÈn quèc tÕ cho c¸c hÖ thèng m· chuyÓn vÞ bëi nã cã ®Æc tÝnh gãi n¨ng l­îng tèt, cho kÕt qu¶ lµ sè thùc vµ cã thuËt to¸n nhanh ®Ó thùc hiÖn chóng.

C¸c phÐp tÝnh DCT ®­îc thùc hiÖn trong ph¹m vi c¸c khèi 88 mÉu tÝn hiÖu chãi Y vµ c¸c khèi t­¬ng øng cña tÝn hiÖu mÇu. ViÖc chia h×nh ¶nh thµnh c¸c block ®· ®­îc thùc hiÖn ë khèi tiÒn xö lý.

HiÖu qu¶ cña viÖc chia nµy rÊt rÔ thÊy vµ ®ã lµ mét trong c¸c h­íng quan träng cña m· ho¸ cã chÊt l­îng cao. NÕu tÝnh to¸n DCT trªn toµn bé frame th× ta xem toµn bé frame cã ®é d­ thõa lµ nh­ nhau. Nhê ®Æc tÝnh thay ®æi cña c¸c ¶nh kh¸c nhau vµ c¸c phÇn kh¸c nhau cña cïng mét ¶nh, ta cã thÓ c¶i thiÖn mét c¸ch ®¸ng kÓ viÖc m· ho¸ nÕu biÕt tËn dông. V× vËy, ®Ó sö dông c¸c ®Æc tÝnh thay ®æi cña c¸c phÇn tö d­ thõa trªn c¬ së më réng kh«ng gian cuØa ¶nh, DCT ®­îc tÝnh trªn c¸c MB vµ mçi MB ®­îc xö lý riªng biÖt.

§Ó hiÓu hÕt øng dông cña DCT trong nÐn ¶nh, ta t×m hiÓu thuËt to¸n biÕn ®æi cosin rêi r¹c. DCT lµ to¸n tö dïng ®Ó tÝnh c¸c thµnh phÇn tÇn sè cña mét tÝn hiÖu ®­îc lÊy mÉu t¹i mét tèc ®é lÊy mÉu. DCT cña mét tÝn hiÖu hai chiÒu cã thÓ tÝnh ®­îc b»ng c¸ch dïng c¸c DCT mét chiÒu riªng biÖt.
a.DCT mét chiÒu

DCT mét chiÒu biÕn ®æi mét b¶ng sè biÓu diÔn c¸c biªn ®é tÝn hiÖu cña c¸c ®iÓm kh¸c nhau theo th¬× gian hoÆc kh«ng gian thµnh mét b¶ng kh¸c cña c¸c sè, mçi sè biÓu diÔn biªn ®é cña mét thµnh phÇn tÇn sè nhÊt ®Þnh tõ tÝn hiÖu gèc. B¶ng kÕt qu¶ c¸c sè chøa ®ùng cïng sè gi¸ trÞ nh­ b¶ng gèc : phÇn tö thø nhÊt lµ trung b×nh cña tÊt c¶ c¸c mÉu trong b¶ng ®Çu vµo vµ ®­îc coi nh­ hÖ sè ®iÒu chÕ-hÖ sè DC; cßn c¸c phÇn tö cßn l¹i, mçi phÇn tö biÓu diÔn biªn ®é cña mét thµnh phÇn tÇn sè ®Æc tr­ng cña b¶ng ®Çu vµo vµ ®­îc gäi lµ hÖ sè AC.

TÇn sè ®­îc biÓu diÔn b»ng mçi phÇn tö trong b¶ng kÕt qu¶ lµ mét hµm chØ sè b¶ng cho phÇn tö ®ã. Néi dung tÇn sè cña tËp mÉu t¹i mçi tÇn sè ®­îc tÝnh b»ng trung b×nh cã träng sè cña tËp toµn thÓ. Träng sè xÊp xØ cho mçi ®Çu vµo ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch : nh©n chØ sè hiÖn t¹i cña b¶ng kÕt qu¶ víi sè thø tù vµ chØ sè cña mÉu ®Çu vµo. §iÒu nµy cã t¸c dông t¹o ra mét chuçi c¸c hÖ sè cã träng sè lµ xÊp xØ cña mét sãng cosin, cã tÇn sè tû lÖ víi chØ sè cña b¶ng kÕt qu¶. Hµm tÝnh c¸c hÖ sè cã träng sè cña mÉu ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau :

C(k,m) = C(k). Cosin(2m + 1) k/2N;
C(K) = 1 NÕu k = 0


1 NÕu k = c¸c gi¸ trÞ kh¸c

k – chØ sè b¶ng kÕt qu¶

m – chØ sè cña b¶ng mÉu

N - ®é lín cña b¶ng cña b¶ng cña mÉu (block cã N = 8 )

Víi X(k) lµ b¶ng kÕt qu¶

x(m) lµ b¶ng mÉu

Ph­¬ng tr×nh trªn lµ mét liªn kÕt cña hai ph­¬ng tr×nh DCT mét chiÒu mét cho tÇn sè ngang vµ mét cho tÇn sè ®øng. §Æc ®iÓm cña hÖ sè DCT hai chiÒu lµ hÖ sè n»m ë gãc tr¸i trªn cïng lµ hÖ sè (0,0) lµ hÖ sè ®iÒu chÕ cña tÝn hiÖu video trong ma trËn 88

Cßn c¸c hÖ sè kh¸c, d­íi gi¸ trÞ thµnh phÇn mét chiÒu biÓu thÞ c¸c tÇn sè cao h¬n theo chiÒu däc. c¸c hÖ sè vÒ phÝa ph¶i cña c¸c thµnh phÇn mét chiÒu biÓu thÞ c¸c tÇn sè cao h¬n theo chiÒu ngang. HÖ sè trªn cïng ë cËn ph¶i (0,7) sÏ ®Æc tr­ng cho tÝn hiÖu cã tÇn sè cao nhÊt theo ph­¬ng n»m ngang cña ma trËn 88 vµ hÖ sè hµng cuèi cïng bªn tr¸i (7,0) sÏ ®Æc tr­ng cho tÝn hiÖu cã tÇn sè cao nhÊt theo ph­¬ng th¼ng ®øng. Cßn c¸c hÖ sè kh¸c øng víi nh÷ng phèi hîp kh¸c nhau cña c¸c tÇn sè theo chiÒu däc vµ ngang.

PhÐp biÕn ®æi DCT hai chiÒu lµ hoµn toµn ®¶o ng­îc vµ lu«n cã thÓ t¹o l¹i c¸c gi¸ trÞ mÉu f(i,j) trªn c¬ së c¸c hÖ sè F(u,v) tho¶ m·n c«ng thøc sau (víi ®iÒu kiÖn ®é chÝnh x¸c vÒ tÝnh to¸n ®ñ lín) :

Nh­ vËy, biÕn ®æi DCT gièng nh­ biÕn ®æi Fourier vµ c¸c hÖ sè F(u,v) còng gièng nhau vÒ ý nghÜa. B¶n th©n phÐp biÕn ®æi DCT kh«ng nÐn ®­îc sè liÖu, tõ 64 mÉu ta nhËn ®­îc 64 hÖ sè. Sau ®ã thay ®æi ph©n bè gi¸ trÞ c¸c hÖ sè ®èi víi ph©n bè c¸c gi¸ trÞ mÉu.

B­íc tiÕp theo cña qu¸ tr×nh nÐn lµ l­îng tö ho¸ c¸c hÖ sè F(u,v) sao cho gi¶m ®­îc sè l­îng bit cÇn thiÕt. V× c¸c hÖ sè cã c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau, cho nªn c¸c hÖ sè riªng cã thÓ tÝnh b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau.

Q(u,v)

F(u,v) F₀₀/Q₀₀ F_q(u,v)

C¸c hÖ sè øng víi tÇn sè thÊp cã gi¸ trÞ lín h¬n, vµ nh­ vËy nã chøa phÇn n¨ng l­îng chÝnh cña tÝn hiÖu, do ®ã ph¶i l­îng tö ho¸ víi ®é chÝnh x¸c cao. Riªng hÖ sè mét chiÒu ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao nhÊt, v× nã biÓu hiÖn ®é chãi trung b×nh cña tõng khèi phÇn tö ¶nh.

BÊt kú mét sai sãt nµo trong qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸, hÖ sè mét chiÒu ®Òu cã kh¶ n¨ng nhËn biÕt rÔ dµng, v× nã lµm thay ®æi ®é chãi trung b×nh cña khèi. Ng­îc l¹i, víi c¸c hÖ sè t­¬ng øng víi tÇn sè cao vµ cã gi¸ trÞ nhá th× biÓu diÔn b»ng tËp c¸c gi¸ trÞ nhá h¬n h¼n c¸c gi¸ trÞ cho phÐp. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch cho nh÷ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c b­íc l­îng tö ho¸ thay ®oái theo hÖ sè.


L­îng tö ho¸ ®­îc thùc hiÖn b»ng viÖc chia c¸c hÖ sè F(u,v) cho c¸c hÖ sè ë vÞ trÝ t­¬ng øng trong b¶ng l­îng tö Q(u,v) ®Ó biÓu diÔn sè lÇn nhá h¬n c¸c gi¸ trÞ cho phÐp cña hÖ sè DCT. C¸c hÖ sè cã tÇn sè thÊp ®­îc chia cho c¸c gi¸ trÞ nhá, c¸c hÖ sè øng víi tÇn sè cao ®­îc chia cho c¸c gi¸ trÞ lín h¬n sau ®ã c¸c hệ sè ®­îc lµm trßn (bá ®i c¸c phÇn thËp ph©n).

C¸c gi¸ trÞ F(u,v) sÏ ®­îc m· ho¸ trong c¸c c«ng ®o¹n tiÕp theo.

CÇn ph¶i x¸c ®Þnh lµ trong qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸ cã träng sè, cã xÈy ra mÊt th«ng tin, g©y tæn hao. §©y lµ b­íc g©y tæn hao duy nhÊt trong kü thuËt nÐn. Møc ®é tæn hao phô thuéc vµo gi¸ trÞ c¸c hÖ sè trªn b¶ng l­îng tö. NhiÔu l­îng tö ®èi víi tÝn hiÖu mÇu khã nh×n thÊy h¬n ®èi víi tÝn hiÖu chãi, cho nªn cã thÓ thùc hiÖn l­îng tö ho¸ th« tÝn hiÖu mÇu.

Nh­ vËy, khèi DCT ®ãng vai trß quang trong trong qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸ khi thiÕt kÕ hÖ thèng nÐn video v× nã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn viÖc kh«i phôc chÊt l­îng h×nh ¶nh tèt hay xÊu. ViÖc dïng c¸c m· biÕn ®æi sao cho thu ®­îc kÕt qu¶ tèt tuú thuéc vµo thµnh phÇn tÇn sè biÕn ®æi chi tiÕt ¸nh s¸ng tïng vïng trong miÒn kh«ng gian ¶nh. C¸c ¶nh cµng chi tiÕt th× hÖ sè thµnh phÇn tÇn sè cao cµng lín, NÕu hÖ sopã trong c¸c b¶ng l­îng tö t­¬ng øng qu¸ thÊp cã thÓ dÉn ®Õn trµn bé ®Öm. Mét th«ng tin håi tiÕp vÒ bé ®Öm cho phÐp ®iÒu khiÓn mét hÖ sè c©n b»ng, qua ®ã ®iÒu khiÓn tèi ­u tr¹ng th¸i cña bé ®Öm. HÖ sè c©n b»ng nµy chØ ®­a vµo c¸c thµnh phÇn AC mµ th«i. HÖ sè c©n b»ng lµ mét h»ng sè trong mét cÊu tróc khèi c¬ b¶n chøa ®ùng hai khèi mÇu vµ mét sè thay ®æi vÒ khèi chãi phô thuéc vµo cÊu tróc ¶nh ban ®Çu.

C¸c gi¸ trÞ l­îng tö ho¸ cã thÓ chØ biÓu diÔn nhê c¸c tõ m· cã ®é dµi cè ®Þnh hay ®ång ®Òu, tøc lµ c¸c gi¸ trÞ l­îng tö ho¸ biÓu diÔn cïng mét sè bit. Tuy nhiªn hiÖu qu¶ m· ho¸ kh«ng cao. §Ó c¶i thiÖn ng­êi ta dïng m· ho¸ entropy. M· ho¸ entropy dïng ®Æc tÝnh thèng kª cña tÝn hiÖu ®­îc m· ho¸.

Khi dïng m· ho¸ entropy cã hai vÊn ®Ò ®­îc ®Æt ra :

• 
  Thø nhÊt : m· ho¸ entropy lµm t¨ng ®é phøc t¹p vµ yªu cÇu bé nhí lín h¬n so víi m· ®é dµi cè ®Þnh.
  
• 
  Thø hai : m· ho¸ entropy g¾n liÒn víi tÝnh kh«ng æn ®Þnh cña tÝn hiÖu video sÏ lµm tèc ®é bit thay ®æi theo thêi gian. Do ®ã cÇn cã mét c¬ cÊu ®iÒu khiÓn bé ®Öm khi m· ho¸ nguån tèc ®é bit biÕn ®æi ®­îc ghÐp víi kªnh cã tèc ®é kh«ng ®æi.
  

1.M« h×nh.

Mét tÝnh chÊt cña tÝn hiÖu video lµ chøa th«ng tin d­ thõa trong miÒn thêi gian. Cã nghÜa lµ, trong mét chuçi ¶nh liªn tôc l­îng th«ng tin chøa trong mçi ¶nh sÏ thay ®æi rÊt Ýt tõ ¶nh nµy sang ¶nh kh¸c. TÝnh to¸n sù dÞch chuyÓn vÞ trÝ cña néi dung h×nh ¶nh lµ mét phÇn rÊt quan träng trong kü thuËt nÐn liªn ¶nh. M« h×nh nÐn liªn ¶nh nh­ sau

Mét chuçi video lµ mét chuçi ¶nh tĩnh ®­îc hiÖn ra víi tèc ®é nhanh sÏ cho c¶m gi¸c chuyÓn ®éng liªn tôc. MÆc dï c¸c frame cã sù kh¸c nhau, cÇn thiÕt ph¶i cã mét tèc ®é frame cao ®Ó ®¹t ®­îc c¶m gi¸c chuyÓn ®éng thùc sù. Tõ ®ã t¹o ra nhiÒu ®é d­ thõa t¹m thêi gi÷a c¸c frame kÒ nhau. Sù bï chuyÓn ®éng chÝnh lµ ®Ó lo¹i bá phÇn d­ thõa nµy. Sau qu¸ tr×nh bï chuyÓn ®éng, ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ nÐn cÇn sö dông kü thuËt nÐn trong ¶nh ®Ó xö lý ®é d­ thõa trong kh«ng gian trong phÇn thõa cña bï chuyÓn ®éng.

NhiÒu thay ®æi vÒ c­êng ®é s¸ng tõ frame nµy ®Õn frame kÕ tiÕp lµ do chuyÓn ®éng cña ®èi t­îng. Trong m· bï chuyÓn ®éng, frame hiÖn t¹i ®­îc dù b¸o tõ frame tr­íc ®ã b»ng c¸ch xÊp xØ chuyÓn ®éng gi÷a hai frame vµ bï chuyÓn ®éng ®ã. Sù kh¸c nhau gi÷a frame hiÖn t¹i vµ frame tr­íc ®ã gäi lµ phÇn d­ thõa cña bï chuyÓn ®éng vµ phÇn d­ thõa nµy sÏ ®­îc m· ho¸.

§èi víi mçi chuçi video b×nh th­êng, ®Æc tr­ng vÒ phÇn n¨ng l­îng cña phÇn d­ thõa thÊp h¬n rÊt nhiÒu so víi n¨ng l­îng trong tÝn hiÖu video gèc do lo¹i bá thµnh phÇn d­ thõa t¹m thêi. M· ho¸ phÇn d­ thõa thay v× m· ho¸ video gióp ®¶m b¶o th«ng tin d­ thõa t¹m thêi kh«ng bÞ m· ho¸ lÆp l¹i.

Nh­ vËy, viÖc x¸c ®Þnh phÇn ¶nh ®éng lµ “ xÊp xØ chuyÓn ®éng “. Qu¸ tr×nh kh«i phôc mét ¶nh b»ng c¸ch dïng c¸c phÇn tö ¶nh tr­íc cïng víi th«ng tin vÒ chuyÓn ®éng chÝnh lµ bï chuyÓn ®éng. Sù ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng cã thÓ lµ toµn frame. §Ó thùc hiÖn tèi ­u, chia mçi frame thµnh c¸c khèi ( 88 pixel ) sau ®ã míi ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng cho tõng khèi.

ViÖc ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng toµn frame sÏ g©y ra hai vÊn ®Ò sau :

• 
  Thêi gian dïng ®Ó theo dâi mét vïng ¶nh réng cña ¶nh cho vector chuyÓn ®éng ®­îc tÝnh to¸n.
  
• 
  C¸c khèi chuyÓn ®éng dÉn ®ến viÖc x¸c ®Þnh c¸i g× ®Ó ®Æt vµo kh«ng gian trèng ( do khèi chuyÓn ®éng )
  

Mét ph­¬ng ph¸p dù ®o¸n ®Ó t×m ra c¸c chi tiÕt ¶nh thay thÕ gi÷a hai khung h×nh liÒn nhau vµ t¹o ra mét vetor chuyÓn ®éng chØ râ vÞ trÝ cña chi tiÕt ¶nh nµy trong khung h×nh t­¬ng øng. Theo ®ã, vetor chuyÓn ®éng sÏ phèi hîp víi tÊt c¶ c¸c khèi ®­îc nÐn trong khung h×nh tr­íc ®ã mµ khèi c¸c ®iÓm ¶nh nµy ®­îc lÆp l¹i t¹i mét vÞ trÝ míi

VÞ trÝ khèi 88 pixel VÞ trÝ khèi tr­íc ®ã Vïng t×m kiÕm

Vector chuyÓn ®éng VÞ trÝ

khèi hiÖn t¹i

ĐÓ gi¶m qu¸ tr×nh tÝnh to¸n vector chuyÓn ®éng ®é ph©n gi¶i cña ¶nh cã thÓ gi¶m xuèng theo c¶ 2 chiÒu chiÒu ngang vµ chiÌu ®øng b»ng c¸ch nµy mµ cã thÓ gi¶m sè bit cÇn sö lý vµ dù ®o¸n c¸c phÇn chÝnh ®­îc thay thÕ trong khung h×nh. VÝ dô mét ¶nh cã ®é ph©n gi¶i ®Çy ®ñ lµ 720  480 cã thÓ gi¶m ®Õn møc 360240. ¶nh víi ®é ph©n gi¶i thÊp cã thÓ dïng cho vïng dù ®o¸n lín h¬n. §Çu tiªn mét dù ®o¸n chuyÓn ®éng gÇn ®óng sÏ ®­îc tiÕn hµnh trªn c¸c ¶nh cã ®é ph©n gi¶i thÊp naú. sau ®ã mét phÐp dù ®o¸n vector chuyÓn ®éng chÝnh x¸c sÏ thùc hiÖn tÝnh to¸n vÞ trÝ thay thÕ chÝnh x¸c cña ®èi t­îng gi÷a 2 khung h×nh. Qu¸ tr×nh dù b¸o sÏ thùc hiÖn qua nhiÒu b­íc ®Ó thu ®­îc dù b¸o chÝnh x¸c cuèi cïng.

§èi víi c¸c ®èi t­îng chuyÓn ®éng nhá cã thÓ bá qua trong giai ®o¹n dù b¸o chuyÓn ®éng gÇn ®óng do ®ã dù ®o¸n vector sÏ mang sai sè. Tr­êng hîp nµy sÏ sö dông c¸c khèi nhá h¬n. Víi 1 vïng thay thÕ cã kÝch th­íc lín sai sè trong qu¸ tr×nh phèi hîp sÏ trë lªn lín h¬n gi÷a c¸c khèi cã cïng møc x¸m xong kh«ng cã liªn hÖ vÒ chuyÓn ®éng. H¬n n÷a nhiÒu nh÷ng kiÓu chuyÓn ®éng trong bøc ¶nh cã thÓ t¹o ra sù xung ®ét trong vïng t×m kiÕm. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy cã sù ph©n chia trong viÖc phèi hîp c¸c khèi.

Aûnh ñoäng laø taäp hôïp caùc aûnh tónh trong mieàn thôøi gian, khi moät chuoãi caùc aûnh coù löôïng thoâng tin ít thay ñoåi thì baèng vieäc tính toaùn chuyeån dòch vò trí noäi dung aûnh thay ñoåi ñeå loaïi boû nhöõng thoâng tin dö thöøa trong mieàn thôøi gian goïi laø kyõ thuaät neùn lieân aûnh.

Hình 2.8 laø moät ví duï minh hoaï söû duïng vectô chuyeån ñoäng trong neùn lieân aûnh.

Ngöôøi ta chia caùc hình aûnh thaønh caùc Macro-Block = 1616 pixels = 4 block = 4(88) pixels.

Khi caùc vuøng aûnh chuyeån ñoäng, ngöôøi ta tìm kieám caùc vò trí thay ñoåi trong caùc block cuûa aûnh keá tieáp, keát quaû seõ cho moät vectô chuyeån ñoäng cuûa Macroblock.

Do vaäy, vieäc nhôù aûnh tónh, aûnh tröôùc aûnh sau cuûa aûnh ñang xeùt ñeå keát hôp thoâng tin vectô chuyeån ñoäng cuûa Macroblock seõ cho keát quaû aûnh khaùc bieät, neáu 2 aûnh gioáng nhau thoâng tin cho ra baèng khoâng, thoâng thöôøng caùc thay ñoåi naøy raát ít neân hieäu quaû neùn naøy raát cao.