ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài : “Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong
thực tiễn”
GVHD : TS. TRẦN DŨNG TRÌNH
SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
MSSV : 103101088
LỚP : 03DDT2
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Tp.HCM ngày tháng năm 2008
GVPB
KS. Trần Duy Cường
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU.....................................................................................4
CÁC THUẬT NGỮ TIẾNG ANH............................................................6
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................ 8
CHƯƠNG I. CƠ SỞ VỀ NÉN TÍN HIỆU VIDEO...................................9
I.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA NÉN TÍN HIỆU..................................................................9
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 3
I.2 QUÁ TRÌNH SỐ HÓA TÍN HIỆU........................................................................10
I.3 TỐC ĐỘ BIT VÀ THÔNG LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ...............12
I.4 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU MÀU...........................................................13
I.5 CÁC TIÊU CHUẨN LẤY MẪU TÍN HIỆU VIDEO SỐ.....................................15
I.6 MÔ HÌNH NÉN TÍN HIỆU VIDEO......................................................................16
CHƯƠNG II. CÁC KỸ THUẬT NÉN VIDEO......................................20
II.1 PHÂN LOẠI CÁC KỸ THUẬT NÉN.................................................................20
II.2 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI .....................................................................................21
II.3 QUÁ TRÌNH LƯỢNG TỬ...................................................................................24
II.4 QUÁ TRÌNH MÃ HÓA .......................................................................................25
II.5 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ẢNH NÉN....................................30
CHƯƠNG III. CÁC CHUẨN NÉN THUỘC HỌ MPEG TRƯỚC
MPEG-4 H.264/AVC................................................................................31
III.1 GIỚI THIỆU VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT MPEG..............31

thông nội dung đa phương tiện hiện nay đang gặp một số khó khăn: băng thông đường
truyền, nhiễu kênh, giới hạn của pin cho các ứng dụng…. Trong khi băng thông kênh
truyền phải chờ đợi một công nghệ mới của tương lai mới có thể cải thiện, còn việc cải
thiện giới hạn của pin dường như không đáp ứng được sự phát triển của các dịch vụ
trong tương lai, thì phương pháp giảm kích thước dữ liệu bằng các kỹ thuật nén là một
cách giải quyết hiệu quả các khó khăn trên.
H
Cho đến nay có rất nhiều kỹ thuật nén dữ liệu đa phương tiện như: chuẩn JPEG, chuẩn
JPEG2000 và chuẩn MPEG… tuy nhiên hiệu quả nén của các tiêu chuẩn này cũng chưa
được cao, và vẫn chưa đáp ứng tốt yêu cầu của truyền hình HDTV…cũng như việc lưu
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 5
trữ dung lượng còn rất lớn. Gần đây nhất là sự thành cơng của tiêu chuẩn mã hóa
MPEG-2 được đánh dấu nổi bật từ những lần phóng thương mại đầu tiên các hệ thống
vệ tinh DTH vào giữa những năm 1990 và thành cơng của chuẩn nén MPEG-4 Part 2
trong ứng dụng truyền hình số, các ứng dụng đồ họa… Nhưng với u cầu bộ mã hóa có
thể tương thích với các ứng dụng tốc độ bit thấp, thì nó khơng đáp ứng hiệu quả. Từ
việc nghiên cứu khắc phục nhược điểm của MPEG-2, phát triển bổ sung cho MPEG-4
Part 2 để cho ra đời những chuẩn nén tiên tiến hơn, mà nổi bật là MPEG-4 H.264/AVC.
Nó là sự kết hợp hồn hảo giữa 2 tổ chức nổi tiếng: nhóm chun gia mã hóa video của
tổ chức ITU và nhóm chun gia xử lý ảnh động ISO/IEC. Ta thử xét một ví dụ minh
họa trong truyền hình số, nếu sử dụng kỹ thuật nén MPEG-2 cung cấp định dạng SDTV
với độ phân giải 640x480 pixel thì cần băng thơng 4.3Mbps trên một kênh truyền còn
đối với HDTV thì cần 19Mbps, nhưng nếu sử dụng chuẩn nén H.264 thì băng thơng cho
truyền hình SDTV chỉ có 1.5 – 2 Mbps hoặc 6-9 Mbps đối với HDTV. Chính vì những
ưu điểm đó mà MPEG-4 H.264/AVC đã dần dần chứng tỏ vị thế số 1 của mình, những
ưu việt mà chuẩn nén này mang lại chắc chắn sẽ có ảnh hưởng tích cực đến thị trường
phim ảnh, cũng như ngành cơng nghiệp chế tạo thiết bị đầu cuối. Để có thể hiểu biết
hơn về tiêu chuẩn nén tiên tiến này, em đã chọn đề tài “Tổng quan về chuẩn nén

DWT Biến đổi Wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform)
EOI Mã kết thúc (End Of Information)
ES Dòng cơ bản (Elemenatary Stream)
Exp-Golomb Mã Exponential Golomb
FLC Mã hóa có chiều dài cố định (Fixed-Length Code)
FMO Thứ tự MB mềm dẻo (Flexible Macroblock Order)
GOP Nhóm ảnh (Group Of Pictures)
GMC Bù chuyển động tồn phần (Global Motion Compensation)
HDS Thuật tốn tìm hình thoi nằm ngang (Horizontal Diamond search)
HDTV Truyền hình phân giải cao (High Definition Television)
HEXBS Thuật tốn tìm kiểu hình lục giác (Hexagon-Based Search)
ICT Biến đổi ngun Cosine rời rạc (Integer Discrete Cosine Transform)
IDR Ảnh làm tươi tức thời bộ giải mã (Instantaneous Decoder Refresh
Picture)
IDCT Biến đổi ngược Cosine rời rạc (Inverse Discrete Cosine Transform)
IP Giao thức Internet ( Internet Protocol)
ISDN Mạng tích hợp dịch vụ số (Integrated Service Digital Network)
JPEG Chuẩn nén ảnh của ủy ban JPEG quốc tế (Joint Photographic Experts
Group)
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HỒNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 7
JPEG2000 Chuẩn nén ảnh JPEG2000
LOSSLESS Kỹ thuật nén ảnh không tổn hao (không mất dữ liệu)
LOSSY Kỹ thuật nén ảnh có tổn hao (có mất dữ liệu)
MB Đa khối (Macroblock)
MBAFF Mã hóa khung mành thích nghi (Macroblock-Adaptive Frame-Field
coding)
MC Bù chuyển động (Motion Compensation)
ME Ước lượng chuyển động(Motion Estimate)

for Standardization)
IEC Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (International Electro-technical
Commission)
JTC1 Ủy ban kỹ thuật 1 (Joint Technical Committee 1)
SC29 Ủy ban phụ 29 (Sub-committee 29)
WG11 Nhóm làm việc 11( Work Group 11)
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 8
LỜI MỞ ĐẦU
Để có thể đi sâu vào nghiên cứu chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC, thì chúng ta cần nắm
được các thuật ngữ, các kỹ thuật cần thiết cho việc nén tín hiệu, cũng như là các ưu
nhược điểm của các chuẩn nén trước đó đã mang lại.Vì đây là một đề tài lý thuyết, nên
bước quan trọng nhất của quá trình làm Đồ án tốt nghiệp là tìm kiếm tài liệu và tổng
hợp nó thành một chuỗi các kiến thức liên tục tránh lang man và yếu tố thuyết phục
người tham khảo cũng rất quan trọng, do đó bên cạnh trình bày chi tiết về cách thức nén,
em đã cố gắng mô phỏng một phần ưu điểm của chuẩn nén này nhằm góp phần sinh
động cho đề tài.
TỔ CHỨC ĐỒ ÁN
Đồ án được trình bày thành 6 chương và 1 phụ lục.
Chương I: Trình bày cơ sở về nén tín hiệu video, các thông số đặc trưng của tín hiệu số
và quá trình biến đổi tín hiệu màu, phân loại các nguyên lý nén.
Chương II: Trình bày các kỹ thuật được sử dụng trong nén Video, các phép biến đổi và
các kỹ thuật mã hóa, các tiêu chuẩn đáng giá chất lượng ảnh nén MSE, PSNR,
MAE,SAE …
Chương III: Trình bày các chuẩn nén thuộc họ MPEG, cấu trúc dòng bit, các ưu điểm
đã đạt được.
Chương IV: Cũng là chương quan trọng nhất, trình bày chuẩn nén tiên tiến nhất hiện
nay: MPEG-4 H.264/AVC, các đặc tính nổi bật và các kỹ thuật mới trong chuẩn nén
này.

trong chuỗi ảnh video, còn gọi là thừa động giữa các frame
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 10
+ Có sự dư thừa thông tin về phổ: giữa các mẫu của các dữ liệu thu được từ các bộ
cảm biến trong camera, máy quay…
+ Có sự dư thừa do thống kê: do bản thân của các ký hiệu xuất hiện trong dòng bit
với các xác suất xuất hiện không đồng đều.
+ Có sự dư thừa tâm thị giác: thông tin không phù hợp với hệ thống thị giác con
người, những tần số quá cao so với cảm nhận của mắt người.
Ưu điểm của việc nén tín hiệu:
+ Tiết kiệm băng thông kênh truyền ( trong thời gian thực hoặc nhanh hơn).
+ Kéo dài thời giản sử dụng của thiết bị lưu trữ, giảm chi phí đầu tư cho thiết bị lưu
trữ.
+ Giảm dung lượng thông tin mà không làm mất tính trung thực của hình ảnh.
Có nhiều phương pháp nén tín hiệu, phương pháp nén bằng cách số hóa tín hiệu vẫn tỏ
ra hữu hiệu trong mọi thời đại, một mặt nó có thể làm giảm lượng thông tin không
quan trọng một cách đáng kể, mặt khác nó còn giúp cho tín hiệu được bảo mật hơn.
I.2 QUÁ TRÌNH SỐ HÓA TÍN HIỆU
Quá trình số hoá tín hiệu tương tự, bao gồm quá trình lọc trước (prefiltering), lấy mẫu,
lượng tử và mã hoá minh họa như hình I.1. Quá trình lọc trước nhằm loại bỏ các tần số
không cần thiết ở tín hiệu cũng như nhiễu, bộ lọc này còn gọi là bộ lọc chống nhiễu
xuyên kênh Aliasing.
I.2.1 LẤY MẪU
Thực chất đây là một phép toán rời rạc hay là một phép điều biên xung PAM và được
thực hiện bằng các mạch Op-amp có cực khiển strobe. Nó tạo ra giá trị tín hiệu tương tự
tại một số hữu hạn các giá trị có biến rời rạc gọi là các mẫu. Các mẫu được lấy cách đều
nhau gọi là chu kỳ lấy mẫu. Tần số lấy mẫu phải thoả mãn định lý Nyquist-Shannon :
mazs
ff 2

Tín hiệu được lấy mẫu
Xung lấy mẫu
Tín hiệu gốc
t
t
t
t
1000
0001
0000
T
S
chu kỳ lấy mẫu
Hình I.1: Sơ đồ quá trình tạo tín hiệu số.
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 12
+ Lượng tử tuyến tính: phép nén tín hiệu theo quy luật đường cong đồng đều, bước
lượng tử bằng nhau.
+ Lượng tử phi tuyến: phép nén tín hiệu theo quy luật đường cong không đồng đều,
tập trung nhiều mức lượng tử ở những vùng tín hiệu nhỏ. Trong kỹ thuật nén
ảnh, nén video thì loại lượng tử phi tuyến được dùng nhiều hơn vì nó giảm dung
lượng đến mức tối đa với độ méo lượng tử có thể chấp nhận được.
I.2.3 MÃ HÓA
Là quá trình thay thế mỗi mức điện áp cố định sau khi lượng tử bằng một dãy nhị phân
gọi là từ mã. Tất cả các từ mã đều chứa số xung nhị phân cố định và được truyền trong
khoảng thời gian giữa 2 thời điểm lấy mẫu cạnh nhau. Bộ mã được sử dụng để tái tạo
các xung nhị phân hoặc các từ mã từ các giá trị đã lượng tử xuất hiện ở đầu ra của bộ
lượng tử hoá.
I.3 TỐC ĐỘ BIT VÀ THÔNG LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ
I.3.1 TỐC ĐỘ BÍT

ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 13
Tốc độ bit càng lớn thì tín hiệu tương tự khơi phục lại càng trung thực tuy nhiên nó sẽ là
cho dung lượng lưu trữ và băng thơng kênh truyền càng lớn. Trong thực tế để truyền tín
hiệu có tốc độ bit là C (bps) thì cần băng thơng kênh truyền là:
CB
4
3
≥
(Hz)
Ví dụ: với n = 4, fs = 44,1Khz thì:
Tốc độ truyền thơng tin là : C = n x fs = 4 x 44,1 = 176,3.103 bits/s
Và độ rộng băng tần là
CB
4
3
≥
=
Khzx 3,13210.4,176
4
3
3
=
I.4 Q TRÌNH BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU MÀU
Một bức ảnh được chuyển từ RGB sang YUV nhằm giảm dung lượng lưu trữ cũng như
truyền đi, trong q trình giải mã, trước khi hiển thị ảnh thì nó được biến đổi ngược lại
thành RGB. Cơng thức minh họa q trình biến đổi như sau:
)(
1
5.0

b
= 0.114, k
r
= 0.299, khi thế vào cơng thức (1) thì ta được:
BGRYRC
BGRYBC
BGRY
r
b
081.0419.05.0)(
299.01
5.0
5.0331.0169.0)(
114.01
5.0
114.0587.0299.0
−−=−
−
=
+−−=−
−
=
++=
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HỒNG SƠN
Hình II.2. Minh họa quá trình biến đổi màu.
R, G, B
Hình I.2. Q trình biến đổi màu
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 14
Nên ta có ma trận biến đổi từ RGB sang YUV như sau:



B
G
R
Cr
Cb
Y
081.0419.05.0
5.0331.0169.0
114.0587.0299.0

Thực hiện tương tự ta suy ra được ma trận biến đổi từ YUV sang RGB như sau:
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 15















hiệu hiệu màu là 3,375MHz.
+ Tốc độ lấy mẫu 4:2:2 - tần số lấy mẫu tín hiệu chói là 13,5MHz, và mỗi tín
hiệu hiệu màu là 6,75MHz.
+ Tốc độ lấy mẫu 4:4:4 - cả 3 thành phần có cùng độ phân giải, nghĩa là tần số
lấy mẫu tín hiệu chói là 13,5MHz, và mỗi tín hiệu hiệu màu là 13,5MHz.
+ Tốc độ lấy mẫu 4:2:0 - là kiểu phổ biến, tần số lấy mẫu tín hiệu chói là
13,5MHz, và mỗi tín hiệu hiệu màu là 6,75MHz theo cả 2 chiều
Ví dụ : Một bức ảnh có độ phân giải 720 × 576 pixels
Độ phân giải của thành phần Y là 720 × 576 pixels được mã hóa bằng từ mã 8 bits.
+ Nếu sử dụng kiểu lấy mẫu 4:4:4 thì độ phân giải của thành phần Cb, Cr là 720 × 576
mẫu cũng được mã hóa bằng từ mã 8 bits.
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 16
=> Vậy tổng số bits sử dụng để mã hóa bức ảnh là 720 × 576 × 8 × 3 = 9 953 280 bits
+ Nếu sử dụng kiểu lấy mẫu 4:2:0 thì độ phân giải của thành phần Cb, Cr là 360 × 288
mẫu, cũng được mã hóa bằng từ mã 8 bits.
=> Vậy tổng số bits sử dụng là (720 × 576 × 8) + (360 × 288 × 8) × 2 = 4 976 640 bits
Trong kiểu 4:4:4, tổng số mẫu cần thiết là 12 mẫu, do đó tổng số bit là 12 × 8 = 96 bits,
và trung bình là 96/4 = 24 bits/pixel
Trong kiểu 4:2:0, tín hiệu được quét xen kẽ, do đó chỉ cần thiết 6 mẫu, 4 mẫu cho thành
phần Y, 1 mẫu cho thành phần Cb, 1 mẫu cho thành phần Cr, do đó tổng số bits cần
thiết là 6 × 8 = 48 bits, và trung bình là 48/4 = 12 bits/pixel.
Ta thấy kiểu lấy mẫu 4:2:0 giảm một ½ số lượng bits so với 4:4:4, đó cũng chính là lý
do mà kiểu lấy mẫu này được sử dụng phổ biến.
I.6 MÔ HÌNH NÉN TÍN HIỆU VIDEO
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
Nén thời gian Nén không gian
Lưu trữ ảnh
Bộ mã hóa ENTROPY

21
1
2
x
n
nn
x
n
n
R
−
=








−=
Nếu n1= n2 thì ta có C =1, và R = 0 nghĩa là không có sự dư thừa dữ liệu.
Nếu n2<<n1 thì C
∞→
, R
1
→
, ta nói rằng có sự dư thừa dữ liệu lớn.
Ví dụ : n1 = 100Mb/s, n2 = 20Mb/s thì C = 5:1, R = 80%. Tức là ảnh có sự dư thừa lớn,
hiệu quả nén đạt 80%.

N N
ii
i
i
apap
ap
apXH
1 1
22
)(log*)(]
)(
1
[log*)()(
Xác suất phân bố càng nhiều thì lượng tin trung bình entropy càng nhỏ. Entropy đạt giá
trị cực đại đối với phân bố đều, do đó nếu một ký hiệu có xác suất lớn sẽ có số Entropy
nhỏ.
Ví dụ: Giả sử có một ảnh đen trắng với độ phân giải lượng tử 8 bit. Ký hiệu i là mức
xám của pixel và bộ ký hiệu A là tập hợp tất cả các mức xám từ 0->255, mức xám 0
tương ứng với màu đen, mức xám 255 tương ứng với màu trắng. Do đó, Entropy của
ảnh là
∑
=
255
0
2
)(log)()( ipipXH
Giả sử ta có kích thước 4x8 pixels như sau:
21 21 21 95 169 243 243 243
21 21 21 95 169 243 243 243
21 21 21 95 169 243 243 243

3
log
8
3
2222
−−−−
8
1
log
8
2
8
3
log
8
6
22
−−=
pixelbitsx /815,1358,175,0
=+−=
Tuy nhiên, trong thực tế các mức xám của các pixel không độc lập thống kê với
nhau, nên ta có thể biểu diễn theo từng cặp pixel liên tiếp như sau:
Giá trị cặp mức xám Số lượng cặp Xác suất
(21, 21) 8 1/4
(21, 95) 4 1/8
(95, 169) 4 1/8
(169, 243) 4 1/8
(243, 243) 8 1/4
(243, 21) 4 1/8
H(x) =

222222
−−−−−−
8
1
log
8
4
4
1
log
4
2
22
−−=
pixelscaëp/5.2 bits
=
Ngoài ra còn có thể biểu diễn theo phần chênh lệch mức xám của 2 pixel liên tiếp
như sau.
21 0 0 74 74 74 0 0
21 0 0 74 74 74 0 0
21 0 0 74 74 74 0 0
21 0 0 74 74 74 0 0
Giá trị mức xám Số lượng Xác suất.
21 4 1/8
0 16 1/2
74 12 3/8
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 20
H(x) =

có thiết bị lưu trữ và đường truyền lớn hơn.
+ Nén có tổn hao, tức là ảnh được khôi phục không hoàn toàn giống ảnh gốc, dạng
nén này thích hợp cho việc lưu trữ và truyền ảnh tĩnh, ảnh video qua một mạng
có băng thông hạn chế. Các dạng nén này thường có hệ số nén cao hơn (từ 2:1
đến 100:1) và gây nên tổn hao dữ liệu và sự suy giảm ảnh sau khi giải nén do
việc xóa và làm tròn dữ liệu trong một khung hay giữa các khung. Nó liên quan
đến việc dùng các phép biến đổi tín hiệu từ miền này sang miền khác.
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 21
Trong thực tế phương pháp nén tổn hao thường được sử dụng nhiều hơn và các kỹ thuật
nén tổn hao thường sử dụng như: mã hóa vi sai, biến đổi cosin rời rạc DCT, lượng tử vơ
hướng, qt zig-zag, mã hóa Entropy…
II.2 Q TRÌNH BIẾN ĐỔI
Tín hiệu ngõ vào được biến đổi nhằm mục đích biểu diễn một số liệu khác thích hợp để
nén hơn so với tín hiệu nguồn. Ở phía giải mã tín hiệu nén sẽ được biến đổi ngược lại để
thu tín hiệu gốc. Một số phép biến đổi được áp dụng phổ biến hiện nay như:
II.2.1 ĐIỀU XUNG MÃ VI SAI DPCM
Các phương pháp nén dùng DPCM dựa trên ngun tắc phát hiện sự giống nhau và khác
nhau giữa các điểm ảnh gần nhau để loại bỏ các thơng tin dư thừa. Trong DPCM chỉ có
phần khác nhau giữa mẫu - mẫu được truyền đi, sự khác nhau này được cộng vào giá trị
mẫu đã giải mã hiện hành ở phía giải mã để tạo ra giá trị mẫu phục hồi. Hình II.2. mơ tả
sơ đồ khối của bộ mã hóa và giải mã DPCM.
Ví dụ
Mẫu tín hiệu vào 115 117 116 117 118 117 115 116
Sự khác nhau 2 -1 1 1 -1 -2 1
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HỒNG SƠN
Hình II1. Mô hình hệ thống nén tổn hao.
Biến đổi ngược
T

trận vuông của mẫu sai số dự đoán, kết quả cho ta một ma trận Y là những hệ số DCT
được minh họa như sau:
Y = AXA
T
Trong đó A là ma trận hệ số biến đổi, các thành phần của A như sau:
N
ij
CA
iji
2
)12(
cos
,
π
+
=
Với







=
=
N
C
N
C

yj
CosXCCY
ππ
Phép biến đổi DCT nguyên 4x4 của chuỗi ngõ vào X được cho bởi công thức
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
Nếu i = 0
Nếu i > 0
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 23





















































cos
2
1
8
3
cos
2
1
8
14
cos
2
1
8
10
cos
2
1
8
6
cos
2
1
8
2
cos
2
1
8
7

ππππ
ππππ
A
Phép biến đổi ngược DCT cho bởi công thức:
X=A
T
YA
Tương đương với:
∑∑
−
=
−
=
++
=
1
0
1
0
,,
2
)12(
2
)12(
N
x
N
y
yxyxji
N

111
..... HHH
⊗⊗

n lần.
Ví dụ H
2
= H
1

⊗
H
1
Với H
1
=






−
11
11
2
1

GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn

5 5 4 6 5
… … …
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
ĐATN: Tổng quan về chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC và khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Trang 25
II.3.2 LƯỢNG TỬ HÓA VECTOR
Là một quá trình biểu diễn một tập vector (mỗi vector gồm nhiều giá trị) bằng một tập
các số hữu hạn các ký hiệu ở ngõ ra, bảng mã ánh xạ sẽ có các giá trị xấp xỉ với giá trị
gốc. Vector lượng tử sẽ được lưu ở cả bộ mã hóa và bộ giải mã, quá trình nén một bức
ảnh sử dụng lượng tử vector bao gồm các bước sau.
+ Phân chia bức ảnh gốc thành các phân vùng MxN pixel
+ Chọn vector thích ứng nhất từ bảng mã
+ Truyền chỉ số của vector thích ứng đến bộ giải mã.
+ Tại bộ giải mã, ảnh cấu trúc lại sẽ xấp xỉ với phân vùng đã lựa chọn vector lượng
tử.
Và sơ đồ khối của lượng tử vector như sau:
II.4 QUÁ TRÌNH MÃ HÓA
Bộ mã hóa có chức năng loại bỏ độ dư thừa trong các ký tự ở ngõ ra lượng tử hóa và
ánh xạ các ký tự này thành các từ mã tạo thành dòng bit ở ngõ ra bằng các loại mã hóa
như: mã hóa dự đoán, mã hóa VLC, mã hóa số học nhị phân, mã hóa theo hình dạng…
II.4.1 MÃ HÓA ĐỘ DÀI THAY ĐỔI
Kỹ thuật mã hóa độ dài thay đổi VLC dựa trên xác suất các giá trị biên độ giống nhau
trong một ảnh để lựa chọn các từ mã để mã hoá. Bộ mã hóa có độ dài thay đổi ánh xạ
các ký hiệu ngõ vào thành một chuỗi từ mã có độ dài thay đổi ở ngõ ra nhưng chứa số
lượng bít nguyên. Các ký hiệu có xác suất cao sẽ được gán từ mã có độ dài ngắn, còn
các ký hiệu có xác suất thấp sẽ được gán từ mã có độ dài lớn hơn, do đó nó sẽ làm tối
GVHD: TS. TRẦN DŨNG TRÌNH SVTH : NGUYỄN QUANG HOÀNG SƠN
Hình II.3. Quá trình lượng tử vector