Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 209
Текст из файла (страница 209)
МРЕ0-1, стандарт 180 ! 1172, был принят в ноябре 1992 года для разрешения записи полномасштабного видео на СО-плейерах, первоначально созданных для стерео-аудиовоспроизведения, МРЕ0-2, стандарт 180 13818 или рекомендация 1Т(3-Т Н.262, Универсальное кодирование движущихся изображений и ассоциированного аудио, принятый в ноябре 1994 года, дает большую гибкость форматов входа/выхода, большую скорость передачи данных и уделяет больше внимания таким системным требованиям, как передача и синхронизация, темам, не рассмотренным в МРЕС-1. МРЕС-2 поддерживает разновидности цифрового ТВ, охватывающие оцифрованное видео, которое отображает существующий аналоговый формат с определенным качеством посредством ОУО (цифровой видеодиск) и НОТУ (телевидение высокой четкости) с различными форматами изображения, частоты развертки, скорости сканирования пикселей, опций обратного сканирования и различными опциями выборки на повышенной частоте для компонентов цветового контраста.
Ниже описывается основная теория работы простейшей версии МРЕ0-2. МРЕС-2. МРЕС сжимает последовательность движущихся образов, используя преимущество высокой корреляции между последовательными движущимися изображениями. МРЕО создает три типа изображений: интра-изображения ((-изображения), предсказанные (Р-изображения) и изображения двунаправленного предсказания (В-изображения). В МРЕС каждое М-е изображение в последовательности может быть полносчью сжато с использованием стандартного алгоритма 3РЕО; это 1-изображения. Затем процесс сравнивает последовательные 1-изображения и идентифицирует часть образа, которая была перемещена.
Части образа, которые не были перемещены, переносятся в промежуточное изображение с помощью памяти декодера. После этого процесс отбирает подмножество промежуточных изображений, а затем предсказывает 13.8. Примеры кодирования источника 897 (посредством линейной интерполяции между 1-изображениями) и корректирует расположение частей образа, которые были перемещены. Эти предсказанные и скорректированные образы являются Р-изображениями.
Между 1- и Р-изображениями находятся В-изображения, которые включают стационарные части образа, не охваченные движущимися частями. Относительное расположение этих изображений показано на рис. 13.44. Отметим, что Р- и В-изображения допускаются, но не требуются, и их количество является переменным.
Последовательность может быть образована без каких бы то ни было Р- или В-изображений, но последовательность, содержащая только Р- или В-изображения, не может существовать. Время 1ттс. 13.44. Последовательность изобрансений лрн сжсатии МРЕО 1-изображения сжимаются так, как если бы они были изображениями 3РЕО. Это сжатие применяется к четырем непрерывным блокам 8х8, называемым макроблоками. Макроблоки могут быть выбраны с пониженной частотой для последовательного сжатия цветных компонентов.
Макроблоки и их опции выборки с пониженной частотой изображены на рис. 13.45. Сжатие 1-кадра производится независимо от ранних или поздних изображений в последовательности кадров. Расстояние в последовательности, рассчитанное между 1-изображениями, является регулируемым, и оно может быть сделано малым порядка 1 либо настолько большим, насколько позволяет память. Редактирование сечений в последовательности изображений и локальная программная вставка могут производиться только с 1-изображениями.
Поскольку одна вторая секунды — это приемлемая временная точность для производства такого дополнения, расстояние между 1-изображениями обычно ограничено примерно 15 изображениями для стандарта ХТБС (30 изображений в секунду) или 12 изображениями для Британского стандарта РАЬ (25 изображений в секуьшу). Дискретизация о пониженной частотой У Ся Св Формат ЕБ ЕБ ЕБ 4;4:4 шн н Ш (3 П нц Рис. 13.45. Обработка.иакроблока дев выборки цветности с лонинсенной частотой 898 Глава 13.
Кодированиеисточника Первым этапом обработки, производимым МРЕО, является определение, какой из макроблоков перемешается между Е-изображениями. Это выполняется путем переноса каждого макроблока из одного 1-кадра вперед к следующему и вычисления двухмерной взаимной корреляции в окрестности его исходного расположения. Для каждого сдвинутого макроблока определяются векторы движения, которые указывают направление и величину перемещения.
Макроблоки, которые не сдвигались, являются стационарными в картинах между 1-изображениями и могут быть вынесены вперед в промежуточных изображениях. Следующий этап обработки в МРЕО состоит в образовании Р-кадра между /-изображениями. Сначала предположим, что сдвинутые макроблоки перемещались линейно во времени между двумя положениями, определенными на первом этапе обработки.
Каждый макроблок помещается на свое предсказанное положение в Р-кадре. Вычисляется взаимная корреляция в окрестности этого блока для определения истинного расположения макроблока в Р-кадре. Разность между предсказанным и истинным положениями макроблока является ошибкой предсказания, и эта ошибка сжимается с помощью ДКП и используется для коррекции Р-кадра. Та же информация передается на декодер, так что он может корректировать свои предсказания. На рис.
13.46 представлен сдвиг макроблока между (-изображениями и промежуточное Р-изображение. Предсказанное Перемещенный местонахождение макроблок Реальное местонахождение Рис. ГД46. Двиисеиив иакроблока меисду Д и Р-изобраисениаии В-изображения расположены между 1- и Р-изображениями.
В этих изображениях векторы движения передвигают сдвинутые макроблоки линейно во времени к их двунаправленным интерполированным положениям в каждом последовательном В-кадре в последовательности. с-изображения требуют максимального количества данных для описания их содержания, сжатого с помощью ДКП. Р-изображения требуют меньше данных.
Они служат только длл описания пикселей, ошибочно предсказанных на основании движения макроблоков в кадре. Остаток пикселей в кадре выносится вперед в память из предшествующего 1-кадра. В-изображения являются наиболее эффективными изображениями множества. Они должны только линейно сдвинуть и скорректировать пиксели, охваченные и неохваченные в результате движения макроблоков через кадры. Реконструкция образов на декодере требует того, чтобы последовательность образов была доставлена в порядке, необходимом для соответствующей обработки.
Например, поскольку вычисление В-изображений требует информации от 1- и Р-изображений или Р- и Р-изображений с обеих сторон, б и Р-изображения лолжны быть доставлены первыми. Рассмотрим следующий пример требуемого порялка кадров на входе и выходе кодера и декодера. 13.8. Приме ы кодирования источника Порядок изображений на входе кодера 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 1р В~ Вг Р, Вг Вг Рг Вг Вр 1,~ В, Вг Р, Порядок закодированных изображений на выходе кодера и входе декодера 1 2 3 4 5 б 7 8 9 1О 11 12 13 1р Р~ В~ Вг Рг Вг В4 1п+ ~ Вр Вр Р~ В, Вг Порядок изображений на выходе декодера 1 2 3 4 5 б 7 8 9 1О 11 12 13 1р В, Вг Р, Вг Вг Рг Вг Вр 1„ ~ В, Вг Р, На рис.
13.47 представлена блок-схема кодера МРЕО. Отметим, что его структура представляет собой стандартную модель предсказания-коррекции. Отметим интересное соотношение между воспринимаемой глазом мерой качества изображения и мерой его активности. С одной стороны, когда образ содержит значительное движение, глаз воспринимает образы более низкого качества. С другой стороны, когда образ содержит мачо движения, глаз чувствителен к помехам изображения. В кодере отсутствие движения влияет на активность кодирования и приводит к тому, что данные доставляются на выход буфера с более низкой скоростью.
Буфер считает это индикатором стационарности образов и контролирует образ, допуская квантование ДКП более высокого качества. Скорость на выходе буфера фиксируется согласно требованиям линий связи. Для отображения средней входной скорости в фиксированную выходную применяется текуший контроль. Текуший контроль регистрирует низкую активность кодера, замечая, что его буфер опустошается быстрее, чем наполняется. Простой индикатор разности между входной и выходной скоростями — это расположение выходного адресного указателя.
Если указатель движется по направлению к началу памяти буфера, указателю опустошения памяти, система увеличивает входную скорость, выбирая таблицу квантования, которая дает большее число бит на ДКП. Аналогично, если указатель движется по направлению к концу памяти буфера, указателю переполнения„система увеличивает выходную скорость, выбирая таблицу квантования, которая дает меньшее число бит на ДКП.
Этот процесс согласовывает качество изображения с порогом качества, воспринимаемым глазом, сохраняя при этом среднюю выходную скорость канала. 13.9. Резюме В этой главе представлены некоторые основные моменты кодирования источника. Здесь показано, что кодирование источника может быть применено к цифровым данным и к сигналам. Цифровые данные могут быть точно восстановлены путем сокращенного описания данных источника, если источник демонстрирует корреляцию между элементами алфавита или элементы не являются равновероятными. Вообще говоря, сигналы, представленные в цифровой форме, искажены. Это искажение может быть сделано произвольно малым посредством соответствующего увеличения скорости передачи битов, требуемой для описания источника Кодирование источника может быть также применено к источникам для получения описания с меньшей скоростью передачи данных, если лля источника характерен большой радиус корреляции или возможные амплитуды не являются равновероятными.
900 Глава 13. Кодирование источника Контрольнесготы Ркс. 13 47. Блок-схема кодера МРЕС с встроенным декодером Преимущество системы кодирования источника состоит в сокрашении необходимой полосы частот системы и/или энергии на бит, требуемых для получения описания источника. Это преимушество имеется и при определении компромиссов с еше один ресурсом системы — сложность вычисления и память. За счет этих ресурсов, стоимость которых в последние десятилетия продолжает падать, кодирование источника обещает получить постоянно возрастающую роль в системах связи и запоминания. Заинтересованный читатель может ознакомиться с работами [8, 17, 24-26~, в которых кодирование источника рассмотрено весьма подробно. Литература 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
