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时间冗余

多媒体通信

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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