LES FORMATS DE COMPRESSION Pr. I. Zambettakis I - Compression des images fixes Dilemme : facteur de compression - qualité de restitution – compression sans.
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LES FORMATS DE COMPRESSION Pr. I. Zambettakis I - Compression des images fixes Dilemme : facteur de compression - qualité de restitution – compression sans perte : restitution parfaite après un cycle compression-décompression – compression avec pertes : dégradation fn du facteur de compression F • T en cosinus (JPEG) • T en ondelettes • fractales • cerveau = filtre PB F élevée F basse • hiérarchisation des infos pour supprimer les : non pertinentes redondantes non détectées Compression JPEG • découpage en blocs 8x8 • toutes les opérations sont effectuées pareillement sur chaque bloc • 8x8 pour optimiser le temps de calcul • codage sur 8 bits donc 64 valeurs [0 255] • transposition amplitude - fréquence : DCT Amplitudes Amplitudes 0 255 -128 128 Spectre Suv fn de f • filtrage par quantification Spectre Matrice de pondération P DCT(A) Spectre filtré • mise en ordre zigzag Tableau 2D ligne 1D de valeurs – coefficients les + significatifs en tête classement par ordre des (u,v) – chaîne d ’octets où la fin = des 0 à cause de la division par des grands nombres • codage de la chaîne d ’octets : codage statistique les valeurs les + fréquentes sont codées avec des mots + courts : c ’est là qu ’on comprime ! • décompression : DCT -1 = DCT même pgme Facteur de compression = % réduction de la taille du fichier taux de compression = nombre moyen de bits par pixel II - Compression des images animées le format MPEG MPEG : moving picture expert group Il existe 2 types de redondance : • redondance spatiale codage INTRA corrélation entre pixels voisins dans une même image • redondance temporelle codage INTER corrélation entre mêmes pixels d ’images successives Codage - décodage INTRA 1 - Format • Filtrage puis sous-échantillonnage des composantes de chrominance 4:2:2 (caméra) 4:2:0 MPEG • avant compression : formatage des données en niveaux hiérarchiques image 8 rangées horizontales de 16 lignes de pixels 8 macro-blocs MB 16x16 Y U V mode trame (si mvt) ou image (cohérence forte entre 2 trames) 2 - Transformation DCT 8 8 Bloc de pixels codés sur 8 bits 8 DCT 8 Bloc de coefficients DCT : DC : sur 12 bits AC : sur 11 bits 3 - Quantification 4 - Codage statistique 1ère étape de la compression DC codé en mode différentiel résumé : schéma de codage décodage INTRA Codeur INTRA Formatage des données DCT Q VLC Flux MPEG Source video Décodeur INTRA VLD Flux MPEG Q-1 Formatage DCT-1 des données sortie video Codage - décodage INTER MPEG met à profit les redondances temporelles : techniques de compensation de mouvement A - Estimation du mouvement : seulement les translations Block-matching : Le vecteur mouvement est celui qui minimise dans la zone de recherche et pour chaque MB : xy Axy - Rxy Image originale t = (k-1)T P R E D I T E Image de référence t = kT B - Compensation du mouvement Extraction(ds le codeur) du MB de référence dans l ’image de référence décodée C - Codage de la MB de référence - MB à coder comme en mode INTRA • avec qques adaptations dûes aux car. du signal INTER • ds l ’entête (bitstream) on code, pour chaque MB l ’info du vecteur mvt pour permettre l ’opération inverseds le décodeur D - Structure du flux MPEG 3 types d ’images I, P, B suivant le mode de prédiction utilisé Réordonnancement des images dans le codeur et dans le décodeur Origine des prédictions Ordre d ’entrée B1 B2 I3 B4 B5 P6 B7 B8 P9 Ordre de décodage et décodage I3 B1 B2 P6 B4 B5 P9 B7 Ordre d ’affichage dans le décodeur B1 B2 I3 B4 B5 P6 B7 B8 2 paramètres caractérisent la structure du flux MPEG : N = distance entre 2 images I M = distance entre 2 images P plus M et N sont grands, plus la compression est forte MAIS M grand retard codage - décodage N grand accès plus restrictif dans une séquence (pb en zapping) Structure image : ls 2 trames de l ’image d ’entrée sont ds 1 seul élément syntaxique commun Structure trame : les 2 trames sont des elts syntaxiques I et P traités Organisation hiérarchique du flux MPEG En-tête séquence image En-tête image slice slice image image image slice slice slice En-tête slice MB MB MB MB MB En-tête MB bloc bloc bloc bloc bloc Régulation de l ’occupation mémoire canal de transmission transmission dv codeur entrée video mémoire tampon régulation mémoire tampon débit cst indispensable dv décodeur sortie video VBV stockage dc codeur entrée video stockage mémoire tampon dv décodeur sortie video Multiplexage des signaux audio et video Stockage video audio codeur MPEG enregistreur flux programme video audio décodeur MPEG lecteur Media (DVD,bande magnet.) Flux programme 1 seul programme (video + audio ) est multiplexé • synchronisation audio-video par PES PES : Packetised Elementary Stream DTS : decoding time stamp PTS : presentation time stamp • régulation de la mémoire tampon • accès aléatoire aux données Transmission en temps réel video audio données auxiliaires video audio données auxiliaires codeur MPEG modulateur flux transport décodeur MPEG démodulateur canal de transmission (câble,satellite, hertzien) Flux transport • Flux multiples (plusieurs flux par programme) • données auxiliaires (cryptage) • synchronisation codeur - décodeur TP video audio données auxiliaires PES PES MUX TP PES TP Concentrateur de paquets + cdts d ’accès,..