Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013) (2) (Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013)), страница 5

чтобы частота дискретизации была целым кратным частоте «|рок. В этом случае па перноде строки помешае|ся целое число отсчетов сигнала. С учетом перечисленных выше требований частота днскретизацни сигнала яркостн вьюрапа 13,5 МГщ В этом случае частота дискретизации превышает в 2,35 раза значение высшей частоты снп|ала яркости 5.75 МГц.

Кроме того, частота дискретизации 13,5 МГц равна 858 гармоннке строчной частоты стандарта 625/50. Для иветоразностлых сигналов частота дискретизации 6,75 МГц выбрана примерно в 2 раза выше частоты подпесушсй цветоразностных сигналов изображения сметем РЛЕ н НТБС (для снстсмы ХТБС в 1.89 раз). Слелует отметить, что частота дискретизации сиплиа яркости 13,5 МГц примерно в 4 раза аьппе частоты полн«сушей цвегоразносп|ых сигналов для рассматрнваемых систем. В этой сшсп| частоту 13,5 МГц в литературе принято называть «четверкой», а частоту 6,75 МГц — <швойкой». Таким обш|зом, полный цифровой компонентный видеосигнал описывается форыулой «4:2:2». Компоненты цифрового видеосигнала У, Са, С„н связаны с нсходпымн У, В-К В- У следующими соотношениями: У = 0 299 В + 0 587 С+ 0,114 В; С =0,713 <В-У); Св = 0,564 (В-У).

Здесь У- сыпал яркости: Са Са — цветоразносп|ые снг|алы изображения; В. С,  — компоненты трех основных цветов — красного, зеленого, синего, соответственно. Цифровое телевидение/ ВЛ. Карякин. - М: СОЛОН-Пресс 19 Глав 1. Общие лрницилы построения систем л»фрового телевидения Отсчеты размешыотся в поле изображенив, как показано на рис. 1.2. Общее число отсчетов в шгфровой строке а формате «4:2:2» составляет 1440, в том числе 720 отсчетов яркости и по Збб - каждого из цветоразностных сигналов. Форматирование цветоразн ости ых сигналов позволяет в широких пределах изменять основные парвметрм цифровых потоков и качество передаваемой информации. Для некоторых применений приемлема меньшая разрешаюшая способность по снпюлу цвстности, отсчеты цвепгости прореживают и получаот сигналы «4:2:О» 1рис.

1.3), «4:1<1» 1рнс. 1А). В частности, наиболее распространенный «Основной уровень» стандарта МРЕО-2 использует сигнал «4:2:О». Скоросп, цифрового потока такого сигнала на 25% нике, чем исходного «4:2:2». Рисунок 1.2 — Структура пространстве<шого расположения отсчетов сигнала яркости и цветоразностиых сигналов в формате «42:2» Рисунок 1.3 — Структура пространственного расположения отсчетов сигнала яркости и цветоразносп<ых сигналов в формате «4:2:О» Рисунок 1А — Структура пространственного расположения огсчс гов сигнала яркости и цветоразиостиых сигналов в формате «4:1:1» Цафроасе юле»»ление/ ВЛ.

Карякин. — бй СОЛОН-Пресс 20 Глава К Обш«е при«циам аострсеиия систем цифрового млевидеиия Псрелаче монохромного сигнала соотаетствуег формула «4:0:О», а редко применяемый сигнал в формате «4:4:4» изобрюкен на рис. 1.5. Рисунок 1.5 — Структура пространственного расположения отсчетов сигнала яркости и цветоразносгных сигналов в формате «4:4:4» 1.2 Обработка цифровых сипцышв иэображения Важным направлением развития цифрового телевидения явлжтся разработю и внедрение цифровых метолов и устройств обработки, преобразования и передачи сигналов. Однако использование цифровых методов передачи приводит к увсаичсшзю полосы занимаемых частот н соответственно уменьшению скорости передачи изображений.

Эта проблема люжет быль решена путем разработки эффективных методов цифрового кодирования (сжатия) телевизионных изображений (56). Ипгснспвзню развитие методов и устройств сжатия сигналов изображений стимулируется в настоя~нее время развитием цифровых сетей передачи даннмх и компъютсриых мувьтнмедийшах технологии (58). Следует отметпгь, по методы и устройства сжатия различных сообшеиий (в том числе и телевидения) интенсивно взвивалось последние 20-30 лет, по только на базе новых технологий получены выдающиеся резульшты. Возможности сокр:«цепного описания изображений обуславливакпся в основном двумя фак юран«. Первый связан с ограничениями зрительного восприятия получателя, благодаря которым исходное июбражение можно без ущерба дая субъективного качества аппроксимировать, более простым.

экономно описмвасмым изобра'ксиием (первичное сжатие). Второй опирается на избыточность цифрового прелставлепия изображений. Последовательность лпскрстных величин, поступаюших е выхода устройства первичного окатна изображений, как правило. содержит осппочпую избыточность, когорую мо кпо уменьшить методамн статистического (энтропийного) кодирования источников. Ы»4яюоае телеввлепие/ В.Л. Карякин. — йй СОЛОН»Прюс 21 Глава К Общие принципы построения снстем пнфрового телевидения 1.2.1 Методы сжатия изображений Первая группа методов сжатия основана на свойствах изображения и динамики. его изменения от кадра к кадру.

Его применение ведет к неизбежным потерям информация и ухудшению качества изображения. Эти методы могут быть реализованы как в виде внутрикадрового кодирования, так и межкадрового кодирования; обычно используется сочетание этих процедур. Вторая группа методов обеспечивает сжатие благодаря использованию статических свойств сигнала и не ведет к потере информации. К первей группа мепюдоа следуелг алгвестиг - кодирование с предсказанием: - линейное кодирование с преобразованием (обычно с использованием ортогональных рядов Фурье. Адамара, Хартли, Гильбсрта.

косинусиого и лр.)[56[; - межкадровое кодирование, основанное на том. что большинство изображений незначительно изменяется от кадра к кадру', - прореживанне отсчетов (и кадров) с последующим их восстановлением путем интерполяции и экстраполяции, - кодирование с разбиением изображения ив фрагменты; - гибридное (комбинированное) внутрика,яровое и межкадровое кодирование, представляющее собой различные сочетания перечисленных методов кодирования с преобразованием. Кп вепрей группе межидов сжаеля следуеиг ежвеслпп - использование статистических кодов, например, кола Хаффеиа и его модификаций, арифметических кодов: - векторного квантования [56[. В современных устройствах сжатия вилеоизображсний обмчно также используются различные комбинации из первой и второй групп.

В настоящее время имеется несколько стандартов (рекомсндаций) международных и европейских организаций н групп экспертов по ражичным вилам услуг в области кодирования видеосигналов лля перслачи подвижных н неподвижных изображений. Основными требованиами, лредъяю~яемыми к кодекам неподвижных изображений являются: высокое сжатие без существенной потери качества изображения, уловлетворение требований междунаролных сгвндартов н рекомендаций, относительно невысокая сложность и стоимость.

1.2.2 Алгоритм сжатия неподвижных изображений В настоащее время алгоритм сжатия неподвижных кадров (видеоизображений) основывается на стандарте 5рес (Уогпг РйогодгггрЫс Ехрегы Ставр) [56[. указанный станларт обеспечивает очень цифровое телевидение/ В.л. Карякин. - кб ООлОн-Пресс 22 Глава 1. Общие принципы посгрссиия систем цифрового телевидевия хорошее или отличное качество изображения для различных классов неподвижных видеоизобрвжений. Основой стандарта является ллгорвлглг адоптивного елслуггтиего кггинуглогл лреобуазоеллил (АРСТ вЂ” Аг)лугуяг гг)гггггг Согглг Тгелзуегт), состоящей из трех основных честей: базовой система, рада расширителей возможностей и статистического кодирования.

лязееля сигшаега обеспечивает совместимость различных вариантов кодирования. В ней используется метод дискретного косииусного преобразования Зхй, равномерное кввнтоввние и код Хвффмвна Расширители возможностей могут применяться порознь нли в сочетаниях. Структурняя схема вцаеокодека включает в себя дискретный косинусный преобрвзоветель и статистический колер Хвффмвнв. Нв приемной стороне (в декодере) производятся обратные преобразования. Алгоритм является достаточно сложным, Кодироввние изображения по влгоритму )РЕС обмчно начинается с преобразования цветового пространстве в сигнал яркости У и двв цветорезностных сигнала И, )г. Такой подход позволяет повысить эффективность сжатия.

При этом степень сжатия компоненты яркости будет меньше, чем цветорвзностных компонент„тек как люди в гораздо меньшей степени замечают изменения в цвете. После преобразования цветового пространства обычно. по необязательно. производится прореживанне (И, 1') данных лестности.

При прореживвнии отбрасываются цветорвзностиые компоненты строк илн столбцов пикселов с определенными номерами (например, квкдой второй строки и каждого второго столбце). Следующий этап процедуры сжатия данных заюпочается в преобразовании небольших блоков изображения при поможи двумерною дискретного косинусного преобразовяния (РСТ- Р(ясгггг Сит1лс Тгапя(егт), которое дает субъективно наилучший результат и описывается уравнением: г( г)-(сис1 1с(.)~~г(,г(.