Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

ЧАСТЬ I. Физические основы телевидения. тель, таким образом, представляет собой задержку на время кадра отсчетов

Читайте также:
  1. Burglars' trip. Часть вторая 1 страница
  2. Burglars' trip. Часть вторая 10 страница
  3. Burglars' trip. Часть вторая 11 страница
  4. Burglars' trip. Часть вторая 12 страница
  5. Burglars' trip. Часть вторая 13 страница
  6. Burglars' trip. Часть вторая 14 страница
  7. Burglars' trip. Часть вторая 15 страница

тель, таким образом, представляет собой задержку на время кадра отсчетов, воспроизводимых на приемном конце системы.

Первый кадр рассмотренной преобразуемой последовательности кадров называется опорным. Из него устранена только пространственная избыточность. По сравнению с ним последующие кадры компрессированы значительно сильнее. Как следствие, они менее помехоустойчивы. Для поддержания необходимой помехоустойчивости системы и сведения к минимуму возможных сбоев в ее работе в последовательность разностных сигналов ДИКМ периодически врезаются опорные кадры. Их периодичность в стандарте MPEG составляет около 0,5 с.

Разностный сигнал и сигнал опорного кадра после ДКП квантуется по разным алгоритмам. Если для опорного кадра используется рассмотренная в п. 5.2.2 матрица квантования для внутрикадрового кодирования (см. рис. 5.9), то для разностного сигнала применяется другая, более однородная матрица. Это объясняется тем, что разностный сигнал в основном несет информацию о небольших изменениях в отдельных фрагментах изображения (в процессе их перемещения). И высокие частоты (коэффициенты ДКП правого нижнего угла), ответственные за детализацию изображения, столь же важны, как и низкие. Конкретный вид матрицы в зависимости от сюжета может меняться, но по умолчанию используется однородная матрица квантования с постоянным значением 16 для всех частот, включая нулевую [17].

5.2.5. Компенсация движения в динамических изображениях

Из принципа работы ДИКМ следует, что чем ближе по содержанию соседние кадры, тем меньше в разностном сигнале информации, а значит, тем эффективнее компрессия. Всякое изменение положения отдельных фрагментов изображения в результате их собственного движения или перемещения передающей ТВ камеры снижает эффективность кодирования. Сохранить эффективность работы ДИКМ можно соответствующим анализом характера движения. Целью анализа является возможность установления соответствия между предыдущим по времени блоком изображения и блоком в текущем кадре, смещенным в пространстве на координаты Да;, Ду. Под соответствием понимается достижение максимально точного равенства яркостей пикселей1 некоторого блока в текущем кадре яркостям пикселей блока, найденного в предшествующем кадре:

1 Пиксел — англоязычный синоним термина «элемент», получивший сейчас широкое распространение в технической литературе (особенно в области цифровой обработки изображений). В дальнейшем изложении могут использоваться оба варианта.


ГЛАВА 5. Основы цифрового телевидения__________________ 105

где Ь — яркость пикселей; Д(— время между сравниваемыми кадрами.

Разницу в координатах (Да;, Ду) этих двух блоков называют вектором движения. Нахождение вектора движения, другими словами, есть определение нового положения подвижного фрагмента изображения.

Под компенсацией движения понимается использование в качестве предсказания блока из предшествующего (или последующего) кадра, но при этом смещенного в плоскости изображения на величину вектора движения. Такое предсказание позволяет значительно уменьшить ошибку предсказания по сравнению с обычной ДИКМ. Это иллюстрируется рис. 5.14, где представлена последовательность из трех кадров изображения с перемещающимся серым квадратом на фоне гладкого белого фона (рис. 5.14,а).

Первый кадр &i в этой последовательности является опорным. Как отмечалось, предсказание для него не делается (сигнал предсказания равен нулю для всего изображения), и он подвергается только внутрикадровой компрессии. Предсказанием для второго кадра Ьч является реконструируемый по алгоритму ДКП и взвешенного квантования первый кадр Ь\. Ошибка предсказания для второго кадра в обычной ДИКМ равна &2 - Ь\, для третьего кадра — соответственно Ьз — Ь-2 и т.д. Для простоты следует пренебречь небольшой разницей между истинными значениями отсчетов &i, by, by,... и их реконструируемыми значениями 61, by, by,.... Тогда ошибки предсказания для обычной ДИКМ будут иметь вид рис. 5.14,^, где черный фон соответствует нулевым значениям, а серый — остальному множеству отсчетов. Если бы в предложенном примере движение отсутствовало, то ошибка предсказания для второго и последующих кадров равнялась бы нулю для всего изображения. Именно такого результата для данного примера с движущимся фрагментом изображения, а не статическим удается добиться в ДИКМ с компенсацией движения.

В этом случае предсказание для первого (опорного) кадра, как и при обычной ДИКМ, равно нулю, а для второго и последующих кадров соответственно— bi(x+A.xi,y+Ayi), &2(ж+Ла:2,у+Ду2)- Здесь Да;1, Ду1, Да;2, Дуг и т.д. — изменение координат движущегося фрагмента (векторы движения) в последовательности кадров (рис. 5.14,б). В результате ошибка предсказания для приведенного примера с подвижным фрагментом изображения в ДИКМ с компенсацией движения обращается в нуль для всего множества отсчетов изображения (рис. 5.14,г), что иллюстрирует более эффективную компрессию.

При реализации компрессии с компенсацией движения сигнал ошибки предсказания должен дополняться передачей данных о векторах движения. Последние, так же как и коэффициенты ДКП, компрессируются использованием кодов переменной длины.

Абсолютное равенство в (5.7) может быть достигнуто только при

106 ЧАСТЬ I. Физические основы телевидения

выполнении следующих условий [16]: движение объекта в изображении исчерпывается только плоскопараллельным перемещением, его яркость постоянна, градиент яркости фона равен нулю, и все объекты в блоке движутся с постоянной скоростью. Именно этим условиям отвечает пример изображения, приведенный на рис. 5.14, и соответственно предельно достижимый результат компрессии (сигнал ошибки в системе с компенсацией движения равен нулю). Нарушение пе-


Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 61 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.006 сек.)