Методы сжатия видеоданных.

Изображения в телевидении имеют значительную избыточность. Большая часть изображения одного кадра приходится на поля, имеющие постоянную или слабо меняющуюся в пространстве яркость. Такая избыточность называется пространственной избыточностью.

Изображения соседних кадров в телевидении обычно очень похожи друг на друга, даже при съемке движущихся объектов. Зная распределение яркости в одном кадре, можно предсказать распределение яркости следующего кадра. Эта предсказуемость указывает на временную избыточность изображения.

Пространственная и временная формы избыточности связаны со статистическими свойствами телевизионных изображений. Применяя энтропийное кодирование можно сократить скорость передачи видеоданных.

Для сжатия видеоинформации можно использовать особенности человеческого зрения, слабо реагирующего на высокочастотные изменения видеосигнала. Эти особенности создают так называемую психофизическую избыточность. Это позволяет ввести более грубое квантование видеосигнала в окрестности резких перепадов яркости. Уменьшение психофизической избыточности позволяет значительно сокращать скорость передачи видеоданных.

Одним из методов сжатия является сокращение пространственной избыточности в пределах одного кадра. Для сжатия применяется дискретное косинусное преобразование (ДКП) или дискретное преобразование Фурье. ДКП применяется для небольших блоков элементов изображения, обычно 8х8 или 16х16. В результате ДКП находится матрица коэффициентов для разных частот сигнала изображения. Для большинства блоков небольшое количество коэффициентов имеет значительную величину. Коэффициенты, имеющие малую или нулевую амплитуду, могут быть отброшены. Искажения изображения могут возникнуть при округлении значений коэффициентов ДКП, поэтому они вычисляются с большей точностью, чем значения яркости изображения.

Дальнейшее сжатие может быть достигнуто за счет уменьшения психофизческой избыточности. Оно получается путем переменного квантования коэффициентов ДКП, уменьшающегося с повышением частоты.

Кроме этого используются методы устранения структурной избыточности, например, удаление гасящих импульсов строк и полей.

Одним из методов сжатия является межкадровое кодирование. Цель межкадрового кодирования – сокращение временной избыточности телевизионных изображений, вызванной сильными корреляционными связями между соседними кадрами.

Одним из способов уменьшения избыточности является межкадровое предсказание вперед. Если изображения соседних кадров очень похожи, то скорость цифрового потока можно сократить, предсказывая текущий кадр на основе предыдущего и передавая лишь разницу между действительным и предсказанным изображением текущего кадра. Разностное изображение, или ошибка предсказания обычно содержит много нулевых областей, что позволяет обойтись при ее передаче меньшим числом кодовых слов. Такой способ известен под названием дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ).

До сих пор в предсказаниях не учитывалась скорость изменения изображения между кадрами. Точность предсказания при передаче движущихся объектов можно увеличить за счет оценки вектора движения и компенсации этого движения. При этом определяются векторы движения частей изображения, определяющие положение кодируемого отсчета в новом кадре.

Дата добавления: 2015-09-05