CHƯƠNG III: KỸ THUẬT NÉN HÌNH ẢNH 3D THEO TIÊU CHUẨN H246/AVC

CHƯƠNG III: KỸ THUẬT NÉN HÌNH ẢNH 3D THEO TIÊU CHUẨN H246/AVC

1. 
   Giới thiệu chung
   

H264/AVC đã cải thiện đáng kể trong hiệu quả giảm tỷ lệ bit và méo ở tốc độ bít đó, nó tiết kiệm tốc độ bít gần hai lần so với các tiêu chuẩn trước đây như MPEG 2 video.

2. 
   Bản chất nén video H264/AVC
   

H264 phân chia mỗi hình ảnh thành các slice, mỗi slice gồm nhiều các khối khác nhau. Với mỗi độ phân giải của ảnh khác nhau sẽ lấy mẫu các thành phần tín hiệu chói khác nhau, còn thành phần tín hiệu màu sẽ được lấy mẫu theo chiều ngang và chiều dọc với tần số thấp hơn. H264 khai thác dư thừa cả về mặt không gian và thời gian. Trong không gian các hình ảnh trong cùng một khung có sự thay đổi về các chi tiết ảnh, dựa trên sự thay đổi này để dự đoán về hình ảnh tiếp theo và thực hiện bù chuyển động. Giảm bớt dư thừa dữ liệu về mặt thời gian đó là các ảnh giống nhau được lặp lại nhiều lần giữa các khung liên tiếp, dựa trên sự lặp này ta chỉ cần mã hóa chúng để giảm dung lượng bit cần truyền cho chất lượng nén đạt hiệu quả cao hơn.

3. 
   Kỹ thuật nén video H264/ AVC
   

   1. Sự phân hình ảnh trong macroblocks và slices

Các macroblocks được chia thành các slice, nó sẽ đại diện cho các vùng trong một bức ảnh và được giải mã độc lập với nhau. H.264 / MPEG4-AVC hỗ trợ năm loại slice-mã hóa (I, P, B, SP, SI). Đơn giản nhất là slice I. Trong slice I tất cả macroblocks được mã hóa mà không có sự tham gia của các hình ảnh khác trong chuỗi video. Trước khi hình ảnh được mã hóa nó có thể được sử dụng để tạo thành một tín hiệu dự báo cho macroblocks để mã hóa dự báo slice P và slice B (trong đó P là viết tắt của predictive và B là viết tắt của bi-predictive). Hai loại slice còn lại là slices SP (switching P) và slices SI (switching I) , nó được quy định cho chuyển đổi hiệu quả từ mã hóa bitstreams ở tốc độ bit khác nhau.

Một bức ảnh bao gồm tập hợp các slices biểu diễn toàn bộ frame hoặc field. Phân chia hình ảnh quét sen kẽ để tạo ra hình ảnh riêng biệt cho từng vùng đạt hiệu quả cao, với mục đích truy cập ngẫu nhiên nếu field đầu tiên được mã hóa bằng cách sử dụng slices I và field thứ hai được dự đoán bù chuyển động. Trong một số hiển thị phần khung được mã hóa hiệu quả hơn trong chế độ field, trong trường hợp khác mã hóa hiệu quả hơn trong chế độ frame. Do đó, H.264 / MPEG4-AVC cũng hỗ trợ chuyển đổi thích nghi macroblock giữa mã hóa frame và field. Hai khối macroblocks liền kề nhau theo chiều dọc trong một khung mã hoá, được chia thành hai frame hoặc phân chia thành hai field. Quá trình dự báo và mã hóa dự báo tiến hành bằng cách sử dụng phân đoạn được chọn.

2. 
   Mã hóa
   

inter

intra

+

+

Hình 3.2: Mã hóa H264/MPEG-4 AVC

Trong đó:

Fn là ảnh hiện tại

F(n -1): Ảnh trước đó

F’n: Ảnh cấu trúc lại

Fitter: lọc tách khối

ME: dự đoán chuyển động

MC: bù chuyển động

Choose intra prediction: chọn kiểu dự đoán intra

Inter prediction: dự đoán intra

T, _: Biến đổi DCT thuận và ngược

Q, _: Lượng tử vô hướng và giải lượng tử

Recoder: sắp xếp trật tự

Entropy encoder: mã hóa entropy

3. 
   Định dạng mã hóa dữ liệu
   

1. Lớp mã hóa Video (VCL-Video coding layer)

• 
  Slices I : Trong đó mỗi macroblock sử dụng mã hóa trong bức ảnh bằng cách sử dụng tiên đoán không gian từ các vùng lân cận.
  
• 
  Slices P: Có hỗ trợ cả mã hóa trong ảnh và liên ảnh, dự đoán mã hóa bằng cách sử dụng một tín hiệu dự đoán cho từng vùng dự đoán.
  
• 
  Slices B: Có hỗ trợ mã hóa trong ảnh, mã hóa dự đoán liên ảnh, và mã hóa hai chiều bằng cách sử dụng hai tín hiệu dự đoán được kết hợp với trọng số trung bình để hình thành các vùng dự đoán.
  

2. Lớp mạng trừu tượng mạng (Networl Abstraction Layer – NAL)

Mã hóa H.264 / MPEG-4 AVC luồng dữ liệu video được tổ chức thành các đơn vị NAL, đó là các gói dữ liệu chứa đựng một số nguyên byte. Một đơn vị NAL bắt đầu với một chỉ số một byte của kiểu dữ liệu trong đơn vị NAL. Các byte còn lại đại diện cho dữ liệu payload. Đơn vị NAL được xếp vào lớp video mã hóa (VCL), trong đó có chứa mã hóa dữ liệu cho các vùng nội dung hình ảnh (mã hóa slice hay phân vùng dữ liệu slice) và non-VCL đơn vị NAL, trong đó có chứa liên kết thông tin bổ sung. Hai loại chính của non-VCL đơn vị NAL là tập hợp các thông số và các gói thông tin tăng cường bổ sung (SEI) .Trình tự và hình ảnh bộ tham số ít khi thay đổi các thông tin cho một chuỗi video được mã hóa. Gói tin SEI không ảnh hưởng đến bản chất của quá trình giải mã với các mẫu của một chuỗi video được mã hóa. Tuy nhiên, nó cung cấp thêm thông tin để hỗ trợ quá trình giải mã hay ảnh hưởng đến quá trình tiếp theo như thao tác bitstream hoặc hiển thị. Tập hợp các đơn vị NAL liên tiếp kết hợp với một hình ảnh mã hóa duy nhất được gọi là một đơn vị truy cập. Một tập hợp các đơn vị dữ liệu liên tiếp với đặc tính nhất định được gọi là một chuỗi video được mã hóa. Một chuỗi video được mã hóa (cùng với sự kết hợp bộ tham số) đại diện cho một bộ phận giải mã độc lập của một bitstream video. Một chuỗi video được mã hóa luôn luôn bắt đầu với một đơn vị truy cập (IDR- instantaneous decoding refresh), các tín hiệu có đơn vị truy cập IDR và tất cả các đơn vị truy cập trong bitstream có thể được giải mã mà không cần giải mã bất kỳ những hình ảnh trước đó.

4. 
   Kỹ thuật nén liên ảnh
   
   1. 
      Nguyên lý bù chuyển động
      

Hình ảnh cần mã hóa (Fn) và ảnh dự đoán đã được mã hóa F’(n-1) sẽ được đưa vào bộ dự đoán chuyển động ME, thực hiện so sánh hai khối ảnh này sẽ tạo ra vector chuyển động để đưa vào khối bù chuyển động MC. Tại đây vector chuyển động sẽ kết hợp với ảnh dự đoán tạo ra độ sai lệch của ảnh. Sự khác biệt này cùng với hình ảnh hiện tại sẽ được đưa vào bộ trừ để tạo ra thông tin khác biệt giữa hai ảnh Dn. Dn được thực hiện nén trong ảnh.

2. Bù chuyển động trong slice P

Các tín hiệu dự báo của bộ mã hóa dự báo khối M × N tín hệu luma thu được bằng cách tìm một khối trong ảnh tham khảo đã được giải mã để giá trị dự đoán là nhỏ nhất , tại đó sự chuyển động được quy định bởi một vector chuyển động tịnh tiến và một chỉ số tham chiếu hình ảnh. Vì vậy macroblock được mã hóa bằng cách sử dụng bốn sub-macroblocks 8 × 8, và mỗi sub-macroblock được mã hóa bằng cách sử dụng bốn khối 4 × 4 tín hiệu luma và tối đa là 16 vector chuyển động có thể được truyền cho một macroblock P – slice duy nhất.

H.264 / MPEG4-AVC hỗ trợ dự đoán bù chuyển động đa hình ảnh. Nó sử dụng hiều hình ảnh để làm ảnh tham khảo cho dự đoán bù chuyển động. Ngoài các chế độ macroblock được mô tả ở trên, một macroblock slice-P được mã hóa trong mode được gọi là SKIP. Đối với mode này, không chỉ một tín hiệu lỗi dự báo được lượng tử hay một vector chuyển động mà còn có cả chỉ số tham chiếu cũng không được truyền.

3. Bù chuyển động trong slices B

Với một phân vùng tương tự như quy định đối với slice P, ba loại dự đoán liên ảnh khác nhau trong slices B có thể được lựa chọn riêng cho từng phân vùng macroblock hoặc phân vùng sub-macroblock. Ngoài ra, macroblocks slice-B hoặc sub-macroblocks được mã hóa còn được gọi là phương thức trực tiếp mà không cần phải truyền tải bất kỳ thông tin chuyển động bổ sung. Nếu không có dữ liệu dự đoán dư thừa được truyền cho một macroblock mã hóa trực tiếp, nó còn được gọi là SKIP và macroblocks skip sử dụng trong slice P đạt hiệu quả rất cao.

5. 
   Nén trong ảnh
   
   1. 
      
      Каталог: edata -> THIET%20KE%20-%20LUAN%20VAN -> TKTN%20-%20WORD
      TKTN%20-%20WORD -> MỤc lục lời cảM ƠN I danh mục các từ viết tắT
      
      
      
      tải về 3.2 Mb.
      
      Chia sẻ với bạn bè của bạn: