Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Конечно, изменение масштаба квантования в зависимости от содер'кания изобралкения отражается на качестве воспроизводимого изображения. В частности, изменяется уровень шумов квантования. 5.2.6. Типы изображений При межкадровом кодировании, основанном на временной избыточности, возможны различные способы предсказания. В зависимости от этого изображения в своей временной последовательности подразделяются на следующие типы: ° 1 (1пФга) — изобрюкения, играющие роль опорных при восстановлении других изобрюкений. Предсказание для них не форл»ируется; ° Р (ргейслес)) — изображения, кодируемые с предсказанием на основе предыдущего 1 или Р изображения: ° В (Ыйгес11опа1у ргейс$е»1) — изображения, кодируемые путем двунаправленного предсказания на основе предыдущего и последующего изображений типа 1 или Р. Изображения объединяются в группы (СОР— Огопр о1 Р1с1пгез), представляющие собой повторяемые серии из последовательности изображений.
Типичной является группа, содержащая двенадцать изображений (рис. 5.16). Буквами на рисунке обозначается их тип, а цифрами О, 1, 2,... — порядок поступления этих изображениИ на вход компрессора: (1о, Вм Вз., Рз, В», Вл, Рв, Вт, Вв, Рв, В»о, Вы) (1ш, В»з, Вы, )...... Порядок их обработки и передачи несколысо отличается: 1в, Рз, В,, Вз, Рю В», Вл: Рэ, Вт, Вв; 1пн Влв, Вы, Рлл" Начинается группа с изобра-кения тч»па 1, которое кодируется си зависимо от других и подвергается только внутрикадровой компрессии. Это изображение станет опорным для всех остальных одинп»дцатп изображениИ.
Затем кодируется и передается кадр Рз. Оп подвергается процедуре ДИ1'М с компенсацией двиясения и предскашппгм па основе первого кадра 1о. Очевидно, что глубина компрес- ~ пп этого изображения болыпе, поскольку здесь сокращена и проз1в~пг гвенпая, и временная избыточность. Затем кодируются кадры 1й и Вз путем двунаправленного предсказания в виде полусуммы < м цгоппых с)лрагментов в кадрах 1в и 1'з. Ил~энцо потел»у, что при сгАСТЫ. Физические основы телевидения сор Рис. 5.16. Группа из двенадцати изображений ( — изображения с внутрикадровым кодированием; Р— изображения с предсказанием по предыдущему ! или Р изображению;  — изображения с предсказанием по предыдущему и последующему 1 или Р изображениям их декодировании па приемном конце системы потребуются кадры 1д и Рь изменен порядок их передачи: кадры 1д и Рз передаются раньше, чем Вт и В . Изобрюкспня типа В компрессированы наиболее глубоко.
Если Р кадры требуют для своей передачи в три раза меньше битов, чем 1 кадры, то в В изображениях число битов для большинства сюжетов и 2-8 раз меньше, чем в Р. Как следствие, страдает помехоустойчивость В кадров. Поэтому для защиты от возможных ошибок изображения В не используются для предсказания никаких других изображений. Дальнейший порядок кодирования н передачи изображений в группе аналогичен описанному выше: Рд предсказывается на основе Рз, Рд — на основе Рд, Вд, Вд — на основе Р, и Рд, Вт и Вд — на основе Р, и Рд и т.д. В заключение следует отметить, что к какому бы типу не относились изображения, передаваемые с предсказанием, внутри них могут находиться фрагменты, которые целесообразно кодировать по другому типу: например, в изображениях Р или В типа могут быть макроблоки 1 типа.
Решение о способе предсказания принимаются кодером в зависимости от содержания изображения, влияющего на степень «экономии» в передаче данных различными способами. Если эта «экономия» оказывается незначительной, то предпочтение отдается более точному кодированию по алгоритму обработки 1 изображения [17, 18]. 5.3. Цифровая фильтрация телевизионного сигнала Одной из важных особенностей цифрового сигнала является возможность различных преобразований над ним, что позволяет во многих случаях улучшить качество изображения, обогатить технологию ТВ вещания.
сделать более надедкным и простым в эксплуатации оборудование. Конечно, и в аналоговом телевидении, как будет видно нз дальнейших разделов, осуществляется разнообразная обработка ГЛАВА 5. Основы оифрового телевидения Процессор н еи Рнс. 5.17. Структурная схема устройства цифровои обработки ТВ сигнала сигнала. Однако цифровые методы во многих случаях имеют преимущества в точности, простоте алгоритма преобразования, в компактности оборудования.
Рассмотрим обобщенную структурную схему устройства обработки ТВ сигнала (рис. 5.17). В АЦП производятся известные операции дискретизации, квантования и кодирования. Скорость цифрового потока ИКМ сигнала может быть весьма значительна, и для того, чтобы процессор, осуществляющий обработку сигнала, позволял работать в реальном леасштабе времени, этот поток обычно распределяют на несколько параллельных каналов. В кэлсдом из них тактовая частота ниже тактовой частоты преобразованного в АЦП сигнала в соответствии с числом каналов. Операция распараллеливания цифрового потока выполняется в демультиплексоре ДМ.
Процессор состоит из запоминающего устройства ЗУ, арифметического устройства АУ и устройства управления УУ, согласующего работу составных частей процессора. Арифметическое устройство, управляясь по заданной программе УУ, реализует совместно с ЗУ заданный алгоритм обработки, другими словами, выполняет цифровую фильтрацию сигнала. Совокупность ЗУ и УУ обеспечивает требуемые временные преобразования сигнала. Эти преобразования связаны с требованием согласования во времени поступающего входного сигнала с процессом обработки, с необходимостью устранения временных искажениИ во входном сигнале, с разнообразными задачами, возникающими при создании спецэффектов, синхронизации источников сигнала и пр. Сигналы, снимаемые с параллельных каналов процессора, объединяются в один цифровой поток в мультиплексоре М.
Прн необходимости обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый после мультиплексора включают цифро-аналоговыИ преобразователь (ЦАП). Как таковая, цифровая фильтрация осуществляется в устроИ- стве, объединяющем в себе функции памяти отдельных отсчетов сигнала и логических элементов, в которых выполняются арифметические операции над этими отсчетами. Эту совокупность устройств называют цифровыми фильтрами. Сама же фильтрация сводится к преобразованию последовательности отсчетов входного сигнала ~„, .т,.
юе,..,, к„, в последовательность отсчетов выходного сигнала дн, И,, р,, у„, в соответствии с выбранным алгоритмом пре- брп юная ил 112 ЧАСТЫ. Физические основы телевидения а! Рис. 5.18. Цифровые фильтры: а — нерекурсиеный; о — рекурсивный От аналоговой фильтрации цифровая фильтрация сигнала отличается лишь способом физической реализации.
К достоинствам цифровой фильтрации относятся: высокая временная и температурная стабильность характеристик, простота перестройки фильтра изменениел> частоты дискретизации, возможность повторения фильтра с идентичными параметрами. Однако не во всех случаях техническая реализация цифровых фильтров проще аналоговых: кроме того, цифровая фильтрация может сопровождаться проявлением в изобра>кении шумов квантования. Различают рекурсивные (с обратной связью) и нерекурсивные (без обратной связи) цифровые фильтры.
При нерекурсивной фильтрации (рис. 5.18,а) выходной сигнал в любой момент определяется как сумма взвешенных предшествующих значений входного сигнала х;, гь — 1: гз — 2 у,=аох,+п>х, >н-огхй г+...+а х> где но, и>, ог,..., ан, — козффициенты переда >и. Более сложную структуру имеет рекурсивный фильтр (рис. 5.18,6). В псм выходной сигнал является функцией предшествующих значений как входного, так и выходного сигнала: й,=адх>+п>х, >+ .
+о„,х,,н+5>у,->+Ьгр, .>+...+5 9, ГЛАВА 5. Основы цифрового телевидения Символ з ' обозначает оператор задержки сигнала на один период дискретизации. Процесс фильтрации сводится к операциям умно>кения и сло кения, выполняемым с задержанными отсчетами сигнала с помощью АУ и ЗУ. По заданной программе арифметическое устройство умножает отсчеты сигнала яа весовые коэффициенты н суммирует их.
Запоминающее устройство используется для хранения отсчетов сигналов., весовых коэффициентов, интервалов временного сдвига, а также команд программы обработки, управляющих АУ и ЗУ Цифровая фильтрация во многих случаях помогает улучшить исходные параметры искаженного ТВ нзобра кения, избирательно подавляет шумовые составляющие в сигнале, эффективно корректирует апертурные искюкения. Примеры использования цифровой фильтрации для улучшения качества ТВ изобрюкения даются в соответствующих раздслах учебника. 5.4. Временные преобразования цифровых сигналов Временными преобразованиями называют такие. преобразования над сигналом, при которых меняется положение па оси времени дискретных отсчетов этого сигнала при сохранении нх амплитудных значений.
Наряду с цифровой фильтрацией временные преобразования имеют значительное распространение в вещательном телевидении. Так, широкое применение временные преобразования получили при коррекции временных искажений, возникающих в процессе воспроизведения изображений в видеомагнитофонах. На основе временных преобразований строятся современпыс синхронизаторы источников сигналов, цифровые преобразователи тслевизионных стандартов, устройства видеоэффектов, системы с компонентной передачей или записью сигналов цветного телевидения и др. Все эти вопросы рассматриваются в соответствующих разделах учебника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
