Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013) (2) (Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013)), страница 6

'*"" ! !б Д 16 где 1' - горюонтвльная коорлинатв гряфичсского блока, и - вертикальная, х - вертиквльиая коорлината внутри блока, а у - горизонтальнея коордннвта внутри блока, С(и),С(и) = 1/.ч2 лля 1г,о=О и С(и)С(и)=1 в противном случае и,им О. Два члена в квзлратиых скобках являются ядрами преобрвзовения, показанными ниже иа рис. 1.6, а р(х,у) прелстввляст собой пиксельные Цифровое телевилевисl ВЛ. Карякин.

— Ви СОЛОН-Пресс 23 Глава !. Общие принципы востроеина систем цифрового телевидещм данные блока реального рисунка. Начало координат в обоих случаях в верхнем левом углу. Процесс кодирования сводится к разбиению изображения иа блоки 8х 8 пикаелей и выполнению процедуры лвухмерного 1/ст для каждого из этих блоков. Полученные коэффицие!пы преобразования дискрвпвггруются. 64 числа, характеризующие уровень сигнала, превращаются в 64 коэффициента преобразования (амплитуды пространственных частот), которме хорошо поддаются процедуре сжатия.

Дискрепгзатор округляет коэффициенты, эта процедура вносит некоторые ошибки, но обратное преобразование на принимающей стороне за счет усреднения частично устраняет вносимые нсказкения. На практике дискретизатор реализует несколько более сложный алгоритм. Интуитивна метод ВСТ базируется на выявлении того, насколько вышестоящий блок отличается от нижестоящего. ЭСТ обеспечивает сжатие на уровне от 0 5 до 1.0 би г/пикссль при хорои!ем качестве изображения.

Сжатие требует времени, а максимально приемлемым временем задержки при пересылке изображения является 5 секунд. На рис. 1.7 приведена качественная оценка четкости и соответствия оригиналу изображения в зависимости от величнпм сжатия (ЭСТ). Заполненные квадратики соответствуют цветному изображению, а незаполненные — чернобелому. Рисунок 1.Ь вЂ” Графическое представление двухмерного /ЭСТ преобразования Если использовать скорость обмела 64 кбнт/с, то степени сжатия 0,01 бита иа пиксель будет соопзетстаовать время передачи изображения 0,04 секунлы, а сжап~ю 1О- время передачи 40сек.

Цифровое телевидение/ В.Л. Карякин — Ьб ГОЛО! !-Прем 24 Глава 1. Обшие лриншшы построения систем цифрового телевидения Рисунок 1.7-Качество ЭСT-июбражсния для различных значений сжатия информации Отобра кение графического образа может выпошппься последовательно (примерно так, как мы читаем текст, слева-направо н сверху †вн) или с использованием прогрессивного кодирования (сначала передается вся картинка с низким разрешением,затем последовательно чезкость нзобразиння ловолнтся ло макснмвльной). Нослелннй метод весьма удобен для снстслл 'ЧЧ(%, гле просмотрев изображение низкого разрешения, можно отменить передачу данных улучшаюших четкость и тем самылл сэкономить время. Хорошо распознаваемое изображение получаетя при сжатии порядка В,! бита иа пиксель.

На слсдуюшсм этапе сжатия производится статистическое кодирование без потерь по методу Ха4г)плена. Алгоритм метода заключается в следуюшель Сначала анализируется вся гкгслед<шательность символов. Часто ловторяюплнмсл сериям бит присваивается короткие элементы (ывркеры). В частности, последние нули в конце строки меуг быль заменены одним символом колам блока. Поскольку блоки имеют одинаковую длину, всегда определено количество опушенных нулей. При восспшовлении дмпяих (декодировании) пе(хяисленпыс операции выполняюгся в обрв пюм порядке. Возможная степень сжатии зависит как от вила изображений, так и от применяемых типов матриц квантования. Гладкие полутоновые изображенна без мелкик деталей сжимакпся лучше, чем с мслкимн деталями. Увеличение размера матрицы квантовашш приводит к повышению коэффициента сжатия.

Следует отыееть, что в настояшее время нмсетсв несколько различных пакегов программ по алгоритму,/РЕЯ В некоторых программах требуется допшшитш~ьное лисковое простраиспю в дополнение к основной памяти. Некоторые предусматривают несколько фиксированных режимов акатиа, Цифровое телеввлеииеl В.Л. Карякин. — йб СОЛОН-Пресс Гяюа 1. Общие принципы построения систем цифрового телевидения другие дают возможность выбирать их.

Важным фактором является скорость сжатия, которая может изменяться в широких пределах. Некоторые алгоритмы создают самовосспшавпнвающиеся изображения. Многие системы сжатия по стандарту 3РЕО требуют очень большого обьема памяти. Заметим, что пользователи алгоритма )РЕП могут устанавливать различную степень аквтия, иля иа компромисс мшюо качеством изобрюкения и размером файла (временем вычислений). Разные программы могут облалшь весьма различными функциональными и скоростнымн возможностями.

Для цвепюго изображения при использовании полного алгоригма в зависимости от качества изображения обеспечиваются следующие затраты бит на растровый элемент (пиксел): - 0,25...0,5 бит/эрл — хорошее качество; - 0,5...0.75 бит/эрл — очень хорошее качество; - 0,75...1,5 бит/эрл — отличное качество для большинства применений. Заметим, что обычно при передаче телевизионного изображения затрачивается 8 бит/эрл. Следует отметить, что обычно стандарты определяют процедуры сжатия (кодирования) и декодирования. а ие сами схемные и алгоритмические решении.

Этим самым онн дают возможность их совершенствования. В настоящее время уже разработаны и ведется дальнейшее совершенствование СБИС высокоэффективных сигнальных процессоров для видеокодсков различного назначения. 1.2.3 Алгоритм сжатия дпн.кущнхсн изображений Проблема сжатия и передачи движущегося изображения сложнее. При пересылке движущегося изображения производится срлеггеггпс телугпего кадра с лредигестеующлль Если калры идсити шы, никакого информационного обмена ие происходит. Если кадры отличаются лишь смещением какого-то обьекта, выявлжотся границы этого объекта, направление и величина вектора его перемещения.

Так квк использование ипднвцауальных векторов перемещения для каждого пикселя слигиком расточительно, используется общий вектор дла блоки пикселей 1Ьх!6 по яркости н дая соответствуюшмо блока йх8 по цвету. Точность задания вектора перемещения обычно люкит в пределах 1Й пикселя. Только эта информация и передается по каналу связи. Выявление движущихся объектов осуществляется путем вычи илия изображения двух последоаателы~ых кадров.

Если бы передавалась всегда только разница кадров, происходило бы накопление ошибок. Кроме того, как кодер, так и декодер содержат прямой и обратный 1)СТ-преобразователь. Если комбинация прямого и обратного РСТ- преобразования ие приводит к получению исходного объекта, то такого рода эффекты могут заметно Цифровое телевидение/ ВЛ.

Карякин. — Нй СОЛОН-Пресс 2Ь Глава 1. Общие приилнпы построения систем цифрового телевидения усилиться. Для исключения этого время от времеви производится передача иепосредственно видеосигнала. Система передачи и мультиплексирования потока видео данных содержит помимо обычиой ииформагщи описапия формы дввкущихся объектов векторы перемещения, коэффициенты дискретизации. Схема передачи графической информации (рис. 1.8) имеет жлогоуровиевую нерархпчегкувг глгрукпгуру. Имеется четыре уровня (слоя): - кадров; - группы блоков боВ /бгопр оТВ/ое/гз)/ - макроблоков (лзВ); - блоков (В).

Пе едпча каж ого кад о из б ле ия начинается с 20-битного кода РИС (Ри/лге Ягагг Со//е). который позволяет выделить начало калра изображения в общем потоке. Далее следует ереиеинал метке 5-битовый код ТВ (Тевуюго! Ке/егепсе) —, позвопяющип поместить соответствующую часгь изобра кения в правильную точку экрана. Рисунок 1.8-Алгоритм перслачи движущихся изображений Ф ав пзед и и л (С/Г или ДСЩ определяет поле РТУРВ содержащее 6 бит.

В формате СЫ группа блоков составляет 1/1 2 <нсть кдара, а в формате йС!Р-1/3. Цифровое теяевилепне/ В.Л. Карякин. — МП СОЛОН-Пресс 27 Глана 1. Общие прншшны построения систем ннфрового телевидения Щб( нб~йа~жг~~л (8-битное поле РБРАВЕ) определяет однобитное поле РЕ! (1 или О). Если РЕЗ=чя, начинается цика передачи в слое !Руины блоков (Сой). т е сл ппм блоков является 16-разрядный код - СВБС (Ставр ог В!ас!ы Бгагг Сабе).

Наизш гдйлиидг беокйй солсржится в 4-х битном коде СН (СоВ пншйег). Код С(Ч указывает, какой части изображения соответствует данная группа блоков СоВ. На плие и б оаа нг одного нз 31 дискретизаторов, который используется в данной группе блоков СаВ, указывает 5-ти битный код С()иМТ. Р!збйа Взйбиажбаиял в слое группы блоков (8-битное поле СБРАИЕ) определяет однобитное поле СЕ1 (1 нли О).

Если СЕ1 О, начинается цикл передачи в слое макроблоков (СоВ). Смысл СЕ! в слое группы блоков идентичен РЕ! в слое калров н указывает на наличие или отсутствиеййВягба изоббиажеиил. СЕ1 и СБРАИЕ позволяют сформировать структуру данных. идентичную той, которая используется в слое кадра. Рассмотрим о т и чи об нлгепил а слог ляак облакое.