MPEG, Images animées, compensation de mouvement

Le codage des images animées MPEG (moving pictuer expert group) a été proposé en 1990. Il faut envisager de réduire le débit de transmission de quelques dizaines de mégabits par seconde à des débits plus faibles, qui peuvent se réduire à 64 000 bits/s ou 144 000 bits/s. Pour effectuer cette réduction on tient compte de la remarque suivante: en général dans une séquence d'images, deux images successives se ressemblent beaucoup et on peut donc imaginer de ne coder que la différence entre deux images. De plus, si on regarde les images à la loupe, on remarque que souvent la différence entre une image et celle qui la précède est une translation. On va donc opérer de la manière suivante:

Figure 54: Recherche de la translation optimale pour l'analyse de mouvement en codage MPEG

On découpe l'image $I(x,y)$ en blocs $16\time 16$. Soit $x_0$ et $y _0$ les coordonnées del'origine d'un de ces blocs dans le plan et on cherche dans l'image précédente ($I_{prec}(x,y)$) le déplacement $\Delta x, \Delta y$ qui minimise

$$\sum_{0\le x, y}\vert I(x_0+x,y_0+y)-I_{prec}(x_0+x+\Delta x,y_0+y+ \Delta y)\vert$$ (96)

Une fois trouvé le déplacement, on calcule la différence

$$I(x_0+x,y_0+y)-I_{prec}(x_0+x+\Delta x,y_0+y+ \Delta y)$$ (97)

qu'on code par une transformée en cosinus comme dans le codage JPEG. On transmet le vecteur de déplacement $\Delta x, \Delta y$ ainsi que la différence des images codées. Le récepteur a ainsi toutes les informations pour reconstruire $I(x,y)$. En pratique il y a un système un peu plus complexe pour améliorer les performances et réduire les effets de trainées ou les gros défauts liés aux erreurs de transmission: sur le principe qu'on vient de décrire, on peut prédire une image à partir de l'image précédente, mais on peut aussi faire une interpolation entre une image passée et une image future. On doit aussi de temps à autre resynchroniser le récepteur en transmettant une image non codée (les erreurs s'accumulant, la qualité de l'image reconstruite se réduit avec le temps.) Les signaux de chrominances sont codés de la même manière; toutefois on sous échantillonne ces signaux (un échantillon sur quatre). Les évolutions futures de la norme MPEG, (MPEG4 puis MPEG7) sont des évolutions permettant une grande souplesse de codage et de synthèse. Il s'agit plus de normes de descriptions d'images permettant des applications commerciales variées (animation, superposition d'images que de réduction de débit de transmission.