Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013) (2) (Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013)), страница 10

пи Н6 Рисунок 1.! 5 — Форматы дискретн шции Сначала пнкселы изобразксння преобразукттся в блок Я х Я дискретным косинусиым прсобршоаапием (0Ьсгеге С«зале Тгиль|огт„ЛСТХ Зттгсы идет процесс квантования. Дшгае кааитоааииые коэффициенты преобразования ратиешшотся в одномерный вскзор и кодируются по методу Хвффмана с Цттфрояос тсясянлснтте/ В.Л. Кярякяа. — 88 СОЛОН-Пресс 40 Глава 1. Общие принципы построения сисгси цифрового телевидения н ременной длиной слова (РаггаЫе Аепйгй Сог((ийэ И.СК Словам с наибольшей вероятностью появления лрисванваются более корежив ксловыс ь м(шнаппи, а более редким символам — более ллинные. На вход дискретного косинусиого преобразователя ВСТ поступают Вх В ьщгсиаы пикселов изображения с различными значениями интенсивности по яркости и цвету.

На выходе преобразователя уже другой массив чисел 1ы ечером Вх В. Пространственное преобразование преобразует блок н юбрюкения размером В х В элементов в блок коэффициентов того жс размера, ь ~ рый может быль закодирован с использованием значительно меньшего щчщчсства бит, чем оригинальный блок, который мы имели па первом этапе. 11срвый коэффициент преобразования, имеющий индекс (О, 0) особенный. < ~н представляет среднее значение всех 64 входящих пикселов магрицы Вх 8. 11ри движении коэффициента слева направо по горизонтали или вниз по вертикали преобразования говорят о росте пространственной частоты.

2ЭСТ л!х образование эффективно пиза тото, что оно имеет тенденцию ьоицснтрировать энергию преобразования в коэффициентах преобразования, ркположснных в верхнем левом углу мазрицы, где наименыпая пространственная часчота. Кааитоалиле Бвтрой этап прострвисллнпнгегл сжниглл — квантование коэффициентов преобразования, которое уменьшает число бит лля представления !ЭСТ ы ~ффицнептов. Квантование выполняется путем деления коэффициентов преобразования па целое число с последуюпигм округлением до ближайгпсго целого числа. Целый дслипщь каждого 2ЭСТ коэффициента состоит пз двух частей. 11срвая часть уникальна для каждого коэффициента в 1гСТ матрице Вхб.

11абор этих уникальных чисел .щюке яввяегся матрицсй и называется Иг Чью.йсг ( Ф . т —. чпсло, которое фиксировано дяа каждого следующего макроблока. В частности, существуют две матрицы квагпованпя с фиксированными мыффициеитами ллл Г-кпдров и ие г-кадров, Эти две матрицы покащиы в юбл. 1.1 п 1.2.

Кеды пергигииой дггииы Слелуюглим этапом в пространственном сжатии являстсл размещение квантованных ггСТ ьоэффицпсгггоа в олномерный вектор. который затем будет являться часп ю таблиц колов переменной гшнньь Процесс этого размещения называется зигзагообразны» гкииироаависи. После ггого производится статистическое кодирование без потерь ло иегову Хаффмана. Алгоритм метода заключается в следующем. Сначала анллизируетел вся последовательность символов. Часто повторяющимся сериям бит присваивается короткие элементы (маркеры!.

В ° астности. последние нули в конце строки могут быль заменены одним Цифровое тслсвнлеаис/ В.Л Каракин. — йй СОЛОН-Лрссс 41 Глава!. Общие принципы построения систем цифрового тесевндеииа символом конца блока. Поскольку блоки имеют одинаковую ляпну, всегда определено количество опушенных нулей. Таблица 1. 1- Матрица квантования для т-кадров Таблица ! 2 — Матрица квантования лля не ! — анаров пие~~е В отличие от пространственного сжатия, которое обеспечивается техникой "\ б~ ь Фч Д~щйзвл (рис. ! Лб). Для достижения максимального сжатия избыточность в изображении должна быть удалена в трех направлениях.

двух пространственных и одном временном. С этой целью для улаления избыточносп! по времени изображение перелаегся в виде последовательности т., Р- и В-кадрия (рис. 1.1 1). Цифровое телсввлснис/ В.Л. Карякин. - йй СОЛОН-Пресс 42 Глава 1. Общие принципы построения систем цифрового теяеяилсиня Рисунок 1.1б — Улалсиие избыточности по трем осям Рисунок 1.17 — Типовая группа изображений На рис. 1.17 представлена типовая группа изображений СгОР (Сгоир о/' Ргсгигея) — з ю набор изображений, который вкщо чает в себя: - кадры, не требующие информации от других кадров прихолящих раньще нлн позже (определены как упггп или 7-кагсгм); - кадры с однонн|равлениым предсказнгием цо предыдугцим кадрам (Р- кадры); - кадры с двунаправленным предсказанием ло предыдущим и слеаующил~ кадрам (В-кадры). оямгыяагн - ~я ж ~я ~ь Ь 1.17), где стрелкамн показаны направления предсказания в пределах одной группы изображений.

С информациогщой точки зрении каждое нюбражение представляет собой зри прямоугольных матрицы отсчетов изображений; яркостную У и две матрицы цветности С. Соопющение между количеством отсчетов яркости н цветноспг определяется форматом дискретизации (рис. 1.2-1.5, 1.!5): - 4гЗгд — размеры матриц С, и Ся в два разе меньше, чем У, и в горггзонтальиом, и в вертикальном направлении; Цифровое теиеяиденае/ ВЛ. Карякин. - Мй СОЛОН-Пресс > лава 1.

Общие принципы построения систем цифрового телевидения - 4>2>2 — все три матрицы имеют одинаковые размеры по вертикали, но в горизонтальном направлении матрицы лестности имеют в два раза меньшее количество элементов; - 4>4>4- все матрицы одинаковы. Р- н В-кадры используются для достижения временного сжатия. Опыты показывают, что Р-ка»рам требуется только 40>)п а В-кадрам 10)Ь от количества бит, требуемых для Вклдрое. С>руктуру, показанную на рнс. 1.! 6. обычно называют гибридпми кодиров>лл>еи. В основном нз-за того, что пространственное сжатие достигается техникой преобразования, а временное сжап>е — комле>юацией движения. Так как В-кадра> должны быть получены из В и Р-кадров, то >геколер должен сначала получить те и друп>с кадры, прежде чем; будет декодирован В-кадр.

Поэтому порядок передачи нс может быть 1ВВР )ВВР. Порядок перелачи калров должен быть следующий УРВВ )РВВ, Это вносит ограничения для кодера, так как ои должен хранить кадры. которые дошкны стать В-кадраяп>. Это ведет к росту задержки — время от момента начала кодирования кадра ло момента его воспроизведения. Изображения (уэ Р- нли В-кадры) лепятся на глпйсм ($!Рсва).

з>ахлйой>оьзх (МасгоЫвсйз) и б>пою>) (В!ос)гз), каждый из которых имеет свой заголовок. Следует отмстить. что в литературе сзтюм иногда принято называть <раз>сии. Счпйс Как отмечалось ранее, вилеокадры лепятся иа слпйсм (срезы). Так называется группа пвгг>едоеатальимт млкроблокев в видеоквлре (рис.123), объединяемых общей шкалой квантования.

С)>е2 представляет собой минимальну>о сди>пшу видеопоследовательности в борьбе с ошибю>ми. Если декодер обнаруживает ошибку, он игнорирует,чанный срез и сдвигается к началу следующего, >!ем больше срезов в видеокадрс, гем э>(н(юкгивнсс борьба с ошибкаьц> (ио ниже степень сжатия). Деление изображений па срезы (слайсы) является олпой нз новаций в алгоритмах сжатия >ИРЕ>>.

Млхкв >дл рк В стандарте МРЕС>-2 возможны два варианта внутренней органишцнн макроблока(рис. 1.19): - каййййаг гкйг)идййиллг при котором каждый блок яркости образуется из чсрелуюшихся с>рок двух полей (рис. ! .19а); - ддлееог хрдндованщ, прн кого1юм каждый блок яркости образуется пз строк только одного из двух полой (рис. 1.! 9б). Нлфровсе юлевндсние/ ВЛ. Карякин. — Кй СОЛОН-Пресс Глава 1. Общне прннцилы построения систем пафроасго телевидения Рисунок 1.18 — Деление нзобразтення на срюы н макроблокн Рисунок 1.19- Внутреншв организация макроблока Макроблок яркостн — это область, имеющая размер 16х16 пнкселей. Цветовая часть макроблока зависит от выборки отсчетов яркости.

Структура макроблока с форматом 4гЗгб показана на рнс. 1.15. Из этого рлсункв видно, что макроблок формата 4г2гр состоит нз вестн блоков. Яркостнав состввлякнцая прпаставлаег нз себя квадрат нз четырех блоков размером 8 х 8, а камгмя нз цветовых состащмющнх состонт нз одного блока 8х 8 пнкселов. Векторы дяя компенсацнл лвшкеннл определяются цо яркостной составлякнцей мвкроблока, Цифровое тслсввлснне/ ВЛ. Кцмхнн. — М: СОЛОН-Пресс Глава 1. Общие прннцвпы построения систем цифрового тслевцаеыиа Юо~к Блоки имеют размер 8х8 пикселей и являются наименьшим синтаксическим элементом МРБС 2. Блоки являются основными элементами лла ОСУ кодирования. Набор операций такого кодирования: - дискретное косинусное преобразование; - взвешенное квантование, опредсляемое элементами матрицы квантования; - энтропийное коднроваш>е серии коэффициентов косинус>юго преобразования, полученной в результате диагонального сканирования матрицы коэффициентов.

1.4.3 Уровни и профили стандарта 84РЕС-2 Чрезвычайно широкий набор приложений стандарта МРИС-2 требует соответствующего набора скоростей, разрешений н качества изображения. Построить оборудование обработки видеосигналов. удовлетворяющее одновременно всем требованиям стандарта, возможно, но неэкономично, так как оно окажется весьма сложным и дорогим, н в то жс время будет обладать большой избыточностью по отношению к более простым приложениям. Все средства и инструменты обработки видеосигналов разделены на несколько Про>рыле>) (Ргоуйе), разлнча>ошихся использованием тех или иных элементов синтаксиса. Как правило, каждый Пуо>ф>ьп добавляет один или несколько и>ютрумеитов к имеющимся ннструь>ситам у нижележащего Про>ри>я.

В стандарте принято пять основных и один дополнительный. л с> си «ол мь>й П «ль «4>2>2», введенный позлнсе. Внутри каждого ПРо>(лгш> вьщслспы Уровни ()егерь определяющие допустимые пределы изменению основных параметров цифрового потока. Таких Урош>гй четыре. В литературе принято обозначать сочетания профиля и уровня псрвымн буквами, разделенными знаком ф (см.

табл, КЗ). Например, сочетание «Осшмнсй пусф>>ль — Огне«пой ууо«еиьв записывается как МУ(ЮМ2. (Ма!п РгоП(>фМ«>п 2«г«Р, Режим МР0«М2. сил наиболее распространенным и широко употребитслы>ым. Ов обеспс >извет полную разрешающую спосоз>ыщть 720х576 пикс., которал прнзнанв нанбоаее подходящей длл цифрового вешания. Скорость погона вндеодшп>ых 15 Мдв>нгс обеспечивает качество изображения. превышающее возможности аналоговыя сганлартов РАй, 8БСАМ и >>2БС. Цыфрсвае тм>сьыдсные> ВУС Каряквы.

— Ий СОЛОИ-Пресс 46 Глава 1. Общие принципы построения систем цнфрояого телевцаенна Таблица 1.3-Параметры цифрового потока для различных уровней Основного п иля МРЕС-2 О аннченпе У овеиь 1920 1152 60 80 Число отсчетов на строку Число строк на кадр Частота кадров, Гц Скорость потока, Мбит/с Высокий М/ЭШ 1440 1152 60 60 Число отсчетов на строку Число строк на кадр Частота кадров, Гц Скорость потока. Мбит/с Высокий МЩН/440 720 576 30 15 Число отсчетов на строку Число строк на кадр Частота кадров, Гц Скорость потока, Мбит/с Основной ЛЩауМХ 352 288 30 4 Число отсчетов на строку Число строк на клар Частота кадров, Гц Скорость потока, Мбит/с Низкий МАМ Цифровое теяееиленне/ В.Л.