ГЛАВА 5. Основы цифрового телевидения 107

речисленных выше условий уменьшает эффективность компрессии.

К возможным факторам, влияющим на эффективность кодирования, следует отнести и осложнения глобального порядка, когда происходит резкое изменение сюжета (например, при коммутации одновременно работающих камер). При этом изменения в изображении охватывают все пространство в кадре, и блоков, соответствующих друг другу с удовлетворительной точностью, в смежных кадрах не существует. Эффективность компрессии в таких экстремальных случаях может снижаться настолько, что целесообразно отказываться от процедуры ДИКМ, и для таких изображений данные передавать только на основе внутрикадровой компрессии. Решение о замене способа кодирования должно приниматься в кодере автоматически, путем оперативного анализа возможных результатов компрессии.

Самым трудоемким при реализации алгоритма компенсации движения является согласование блоков, т.е. нахождение блоков в разных кадрах, наилучшим образом соответствующих условию (5.7). Для этого текущий блок сравнивается со всеми блоками предыдущего кадра в пределах некоторой области поиска: ±128 шагов (пикселей) при точности определения вектора движения в один пиксель или ±64 шага при точности 1/2 пикселя.

Стандарт не ограничивает методы согласования, но наиболее точным принято считать так называемый полный поиск (full search), который сводится к расчету ошибки предсказания для всех возможных векторов и определению положения (т.е. нахождения Да; и Ду) блока с минимальной ошибкой (например, по среднеквадратическому отклонению для всех отсчетов блока). Существуют и другие методы, отличающиеся большей скоростью определения векторов движения, но несколько меньшей точностью. К ним, в частности, относятся логарифмический и телескопический методы [16, 17].

На рис. 5.15 приведена структурная схема эффективного кодирования, в котором сочетаются методы внутрикадровой и межкадровой компрессии с компенсацией движения. Эта схема в значительной степени упрощена, отражая последовательность выполнения только самых основных преобразований. От структурной схемы обычной ДИКМ она отличается, во-первых, наличием устройства, производящего оценку движения и определяющего вектора движения подвижных фрагментов. Во-вторых, предсказатель в этой системе — не просто память для хранения предшествующих кадров, как это было в обычной ДИКМ рис. 5.13. Это — устройство, которое при формировании предсказания отыскивает из всего массива данных, находящихся в его памяти, блок, согласованный с блоком текущего кадра. Для этого в предсказатель заводятся данные о векторах движения. Последние, как уже отмечалось, подвергаются энтропийному кодированию и мультиплексируются в общий цифровой поток с коэффициентами ДКП.

108__________ ЧАСТЬ I. Физические основы телевидения

Кроме того, в устройствах компрессии, предназначенных для работы в системах распределения сигналов телевизионного вещания, требуется включение буферной памяти. Ее необходимость объясняется следующими обстоятельствами. В зависимости от детальности движения и характера передаваемого движения в существенной степени может меняться скорость цифрового потока на выходе блока кодирования с переменной длиной. При возрастании в изображении уровня высокочастотных компонентов, при быстро меняющихся сюжетах скорость потока данных на выходе компрессора возрастает. Это возрастание может приводить к превышению возможностей канала передачи по его пропускной способности. Ограничение скорости кодированного цифрового потока осуществляется реализацией обратной связи, в которую включена буферная память и квантователь.

ГЛАВА 5. Основы цифрового телевидения ______ 109

В буферную память записываются цифровые данные с переменной в зависимости от сюжета скоростью. Считывание из нее производится с фиксированной скоростью, согласованной с пропускной способностью канала. При возможном переполнении буфера квантователь с помощью обратной связи переводится в режим квантования с меньшим числом уровней (меняется матрица квантования). Как следствие, уменьшаются по амплитуде квантованные значения отсчетов, возрастает число их нулевых значений, и скорость цифрового потока после энтропийного кодирования уменьшается. В результате благодаря действию обратной связи степень заполнения буферной памяти в среднем поддерживается постоянной. Конечно, изменение масштаба квантования в зависимости от содержания изображения отражается на качестве воспроизводимого изображения. В частности, изменяется уровень шумов квантования.

Дата добавления: 2015-11-26