时间冗余

更新时间:2024-05-21 17:13

从信息论的观点来看,描述信源的数据是信息和数据冗余之和,即:数据=信息+数据冗余。时间冗余是序列图像和语音数据中经常包含的一种数据冗余,这种冗余的产生跟时间紧密相关。

定义

在视频、动画图像中,相邻帧之间往往存在着时间和空间的相关性。例如,人们在会议室中开会,随着会议的进行,时间在改变,但是背景(房间、家具等)一直是相同的、而且没有移动,变化的只是人们的动作和位置。这里的背景就反映为时间冗余。同样,由于人在说话时产生的音频也是连续和渐变的,因此声音信息中也会存在时间冗余。

实例分析

假设在展示画鱼的连贯过程中,要传输如图1所示中的四幅图像,我们可以看出在不同的时间点图像变化并不大。如果每幅图都传输完整的图像,我们就会发现有很多信息是完全相同的,这相同的信息(如图2所示)就是时间冗余信息。

图 1 时间连贯性图示

图 2 时间冗余信息

处理技术

为了避免因重复传输时间冗余信息而浪费资源,通常采用关键帧技术来处理。所谓关键帧,通俗地说,就是一个“参照物”、一幅参考图像。在通信过程中,每隔一定时间抽取一次关键帧。传输时,只传输关键帧的完整信息,两幅关键帧之间的帧我们只传输它跟关键帧的不同之处。每一帧跟关键帧不同的地方所构成的帧称为差值帧。

我们再结合上述画鱼的例子,进一步解读一下这个关键帧技术。假设抽取图1中的第一幅图像作为关键帧,那么传输第二幅图像时,只需传输第二幅图像与关键帧(第一幅图像)之间的不同之处,即差值帧。在接收端用收到的关键帧(第一幅图像)和差值帧合成第二帧;传输第三幅图像时,也取该帧和关键帧之间的差值帧,在接收端用此差值帧和关键帧合成第三帧。依次类推……。

最后,谈一谈关键帧技术的不足之处。我们知道,在传输过程中,难免会因为网络状况很差或者其他原因,造成帧的丢失。虽然我们可以借助丢失帧的前后帧来近似还原出丢失的帧,然而,如果是连续的帧丢失、而且关键帧选取的间隔又比较大,那就非常有可能使得还原出来的图像大大失真了。因此,关键帧技术的应用、在关键帧间隔如何选取的问题上,通常需要根据实际情况综合考虑,既要最大限度地节约带宽资源,又要保证传输的质量。

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