時間冗餘(多媒體通信)

從資訊理論的觀點來看，描述信源的數據是信息和數據冗餘之和，即：數據=信息+數據冗餘。時間冗餘是序列圖像和語音數據中經常包含的一種數據冗餘，這種冗餘的產生跟時間緊密相關。

基本介紹

• 中文名：時間冗餘
• 外文名：temporal redundancy 

定義

在視頻、動畫圖像中，相鄰幀之間往往存在著時間和空間的相關性。例如，人們在會議室中開會，隨著會議的進行，時間在改變，但是背景（房間、家具等）一直是相同的、而且沒有移動，變化的只是人們的動作和位置。這裡的背景就反映為時間冗餘。同樣，由於人在說話時產生的音頻也是連續和漸變的，因此聲音信息中也會存在時間冗餘。

實例分析

假設在展示畫魚的連貫過程中，要傳輸如圖1所示中的四幅圖像，我們可以看出在不同的時間點圖像變化並不大。如果每幅圖都傳輸完整的圖像，我們就會發現有很多信息是完全相同的，這相同的信息（如圖2所示）就是時間冗餘信息。

圖 1 時間連貫性圖示

圖 1 時間連貫性圖示

圖 2 時間冗餘信息

處理技術

為了避免因重複傳輸時間冗餘信息而浪費資源，通常採用關鍵幀技術來處理。所謂關鍵幀，通俗地說，就是一個“參照物”、一幅參考圖像。在通信過程中，每隔一定時間抽取一次關鍵幀。傳輸時，只傳輸關鍵幀的完整信息，兩幅關鍵幀之間的幀我們只傳輸它跟關鍵幀的不同之處。每一幀跟關鍵幀不同的地方所構成的幀稱為差值幀。

我們再結合上述畫魚的例子，進一步解讀一下這個關鍵幀技術。假設抽取圖1中的第一幅圖像作為關鍵幀，那么傳輸第二幅圖像時，只需傳輸第二幅圖像與關鍵幀（第一幅圖像）之間的不同之處，即差值幀。在接收端用收到的關鍵幀（第一幅圖像）和差值幀合成第二幀；傳輸第三幅圖像時，也取該幀和關鍵幀之間的差值幀，在接收端用此差值幀和關鍵幀合成第三幀。依次類推……。

圖 2 時間冗餘信息

最後，談一談關鍵幀技術的不足之處。我們知道，在傳輸過程中，難免會因為網路狀況很差或者其他原因，造成幀的丟失。雖然我們可以藉助丟失幀的前後幀來近似還原出丟失的幀，然而，如果是連續的幀丟失、而且關鍵幀選取的間隔又比較大，那就非常有可能使得還原出來的圖像大大失真了。因此，關鍵幀技術的套用、在關鍵幀間隔如何選取的問題上，通常需要根據實際情況綜合考慮，既要最大限度地節約頻寬資源，又要保證傳輸的質量。