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:

• I (intra) — изображения, играющие роль опорных при восстановлении других изображений. Предсказание для них не формируется;

• Р (predicted) — изображения, кодируемые с предсказанием на. основе предыдущего / или Р изображения;

• В (bidirectionaly predicted) — изображения, кодируемые путем двунаправленного предсказания на основе предыдущего и последующего изображений типа I или Р. Изображения объединяются в группы (GOP — Group of Pictures), представляющие собой повторяемые серии из последовательности изображений. Типичной является группа, содержащая двенадцать изображений (рис. 5.16). Буквами на рисунке обозначается их тип, а цифрами 0, 1, 2,... — порядок поступления этих изображений на

Начинается группа с изображения типа 1, которое кодируется независимо от других и подвергается только внутрикадровой компрессии. Это изображение станет опорным для всех остальных одиннадцати изображений. Затем кодируется и передается кадр Рз. Он подвергается процедуре ДИКМ с компенсацией движения и предсказанием на основе первого кадра Jo- Очевидно, что глубина компрессии этого изображения больше, поскольку здесь сокращена и пространственная, и временная избыточность. Затем кодируются кадры В\ и B-i путем двунаправленного предсказания в виде полусуммы смещенных фрагментов в кадрах /о и Рз- Именно потому, что при

110 ____________ ЧАСТЬ I. Физические основы телевидения

их декодировании на приемном конце системы потребуются кадры iq и Рз, изменен порядок их передачи: кадры /о и Рз передаются раньше, чем В\ и Вч.

Изображения типа В компрессированы наиболее глубоко. Если Р кадры требуют для своей передачи в три раза меньше битов, чем I кадры, то в В изображениях число битов для большинства сюжетов в 2-5 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 и передачи изображений в группе аналогичен описанному выше: pr предсказывается на осно-

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 / 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 I 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 надежным и простым в эксплуатации оборудование. Конечно, и в аналоговом телевидении, как будет видно из дальнейших разделов, осуществляется разнообразная обработка

ГЛАВА 5. Основы цифрового телевидения__________________ 111

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 масштабе времени, этот поток обычно распределяют на несколько параллельных каналов. В каждом 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 искажений 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. При необходимости обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый после мультиплексора включают цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Как таковая, цифровая фильтрация осуществляется в устройстве, 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 а;о, a-i, a;2r--i л-т в последовательность отсчетов выходного сигнала уо, у1, у2,.-., Ут в соответствии с выбранным алгоритмом преобразования.

Дата добавления: 2015-11-26