96.pdf

ÑÂßÇÜ : ÑÐÅÄÑÒÂÀ È ÑÏÎÑÎÁÛ

Ìåæêàäðîâîå êîäèðîâàíèå

ÒÂ èçîáðàæåíèÿ áàçèðóåòñÿ íà

ïðèìåíåíèè äèôôåðåíöèàëü-

íîé èìïóëüñíî-êîäîâîé ìîäó-

ëÿöèè (ÄÈÊÌ), ïîçâîëÿþùåé

ïðåäñêàçûâàòü ïèêñåëè òåêó-

ùåãî ÒÂ êàäðà íà îñíîâå ïðå-

äûäóùåãî è ïîñëåäóþùåãî êà-

äðîâ. Îøèáêè ïðåäñêàçàíèÿ

ïðåîáðàçóþòñÿ ñ ïîìîùüþ

ÄÊÏ, êâàíòóþòñÿ è êîäèðóþò-

ñÿ êîäîì Õàôôìàíà ñ ïåðå-

ìåííîé äëèíîé ñëîâ. Óïðî-

ùåííûå ñòðóêòóðíûå ñõåìû

êîäåðà è äåêîäåðà äëÿ ìåæêàä-

ðîâîãî êîäèðîâàíèÿ ïðèâåäå-

íû íà ðèñ. 3.

Äëÿ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè

ïðåäñêàçàíèÿ ïîäâèæíûõ

ôðàãìåíòîâ ÒÂ èçîáðàæåíèÿ

ïðèìåíÿþò îöåíêó âåêòîðîâ èõ

äâèæåíèÿ è åãî êîìïåíñàöèþ

ñ öåëüþ ñîêðàùåíèÿ âðåìåí-

íîé èçáûòî÷íîñòè âèäåîèí-

ôîðìàöèè. Âåêòîðû êîäèðóþò-

ñÿ êîäîì Õàôôìàíà è îáúåäè-

íÿþòñÿ ñ êîäèðîâàííûìè

îøèáêàìè ïðåäñêàçàíèÿ â îá-

ùèé öèôðîâîé ïîòîê.

Äëÿ îöåíêè äâèæåíèÿ àíà-

ëèçèðóåìûé áëîê ïèêñåëåé

ñðàâíèâàåòñÿ ñî âñåìè áëîêà-

ìè, íàïðèìåð, ïðåäûäóùåãî

êàäðà â íåêîòîðîé çîíå ïîèñêà,

ïðåâûøàþùåé â íåñêîëüêî ðàç

ðàçìåðû îòäåëüíîãî áëîêà. Äà-

ëåå îïðåäåëÿþò áëîê â ñìåæ-

íîì êàäðå ñ ìèíèìàëüíûì

ñðåäíåêâàäðàòè÷íûì îòêëîíå-

íèåì îò äàííîãî áëîêà è ïðè-

íèìàþò åãî â êà÷åñòâå îïîðíî-

ãî. Ðàçëè÷èå ïîëîæåíèé òåêó-

ùåãî è îïîðíîãî áëîêîâ ïî ãî-

ðèçîíòàëè è âåðòèêàëè ïðåä-

ñòàâëÿþò â âèäå âåêòîðà äâè-

æåíèÿ (ðèñ. 4). Ñòðóêòóðíàÿ

ñõåìà êîäåðà ñ êîìïåíñàöèåé

äâèæåíèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 5.

Ïðè ìåæêàäðîâîì êîäèðî-

âàíèè ïðåäñêàçàíèå òåêóùåãî

áëîêà ïèêñåëåé ìîæåò îñóùå-

ñòâëÿòüñÿ íà îñíîâå ïðåäûäó-

ùåãî êàäðà, ïîñëåäóþùåãî êà-

äðà èëè ïðåäûäóùåãî è ïîñëå-

äóþùåãî êàäðîâ. Åñëè â ïðî-

öåññå îöåíêè âåêòîðà äâèæå-

íèÿ êîäåð íå îáíàðóæèâàåò

ïîäõîäÿùèé îïîðíûé áëîê

â ñìåæíîì êàäðå, âêëþ÷àåòñÿ

òàê íàçûâàåìîå íóëåâîå ïðåä-

ñêàçàíèå ñ ïåðåõîäîì îò ìåæ-

êàäðîâîãî êîäèðîâàíèÿ ê âíó-

òðèêàäðîâîìó, êîãäà êîäèðî-

âàíèå îøèáêè ïðåäñêàçàíèÿ

çàìåíÿåòñÿ êîäèðîâàíèåì òå-

êóùåãî áëîêà ïèêñåëåé.

Äëÿ êàæäîãî áëîêà êîäåð àâòî-

ìàòè÷åñêè âûáèðàåò îïòè-

ìàëüíûé ðåæèì, ïðè êîòîðîì

äîñòèãàåòñÿ íàèâûñøåå êà÷å-

íèå ïî êîäó Õàôôìàíà ñ ïåðå-

ìåííîé äëèíîé ñëîâà ïîçâîëÿ-

åò ñîêðàòèòü öèôðîâîé ïîòîê

åùå â 1,3...1,5 ðàçà. Ñðåäíåå

çíà÷åíèå ðåçóëüòèðóþùåãî êî-

ýôôèöèåíòà ñæàòèÿ íàõîäèòñÿ

â ïðåäåëàõ îò 15 äî 30.

Êîäèðîâàíèå ïî ñòàíäàðòó

MPEG-2 óìåíüøàåò îáúåì èñ-

õîäíûõ âèäåîäàííûõ äî 2...15

Ìáèò/ñ (â çàâèñèìîñòè îò âèäà

ïåðåäà÷è) ñ ñîõðàíåíèåì ñóáú-

åêòèâíîãî êà÷åñòâà âîññòàíîâ-

ëåííîãî èçîáðàæåíèÿ. Íàè-

ìåíüøåå ñæàòèå ïîëó÷àåòñÿ,

íàïðèìåð, ïðè ïåðåäà÷å ñïîð-

òèâíûõ ïðîãðàìì ñ èçîáðàæå-

íèÿìè, õàðàêòåðèçóþùèìèñÿ

à)

â)

á)

Ðèñ. 4. Îöåíêà âåêòîðà äâèæåíèÿ: à ïðåäûäóùèé êàäð;

á êîäèðóåìûé êàäð; â îöåíêà âåêòîðà äâèæåíèÿ

ñòâî âîññòàíîâëåííîãî èçîá-

ðàæåíèÿ ñ ó÷åòîì îãðàíè÷åíèé

íà ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ.

Èíôîðìàöèÿ îá èñïîëüçóåìûõ

ìåòîäàõ ïðåäñêàçàíèÿ ïåðåäà-

åòñÿ äåêîäåðó â ñîñòàâå òðàíñ-

ïîðòíîãî öèôðîâîãî ïîòîêà ïî

ñòàíäàðòó MPEG-2.

íèÿ (ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ñìåíå

ñþæåòà è áîëüøîé ñêîðîñòè

ïåðåìåùåíèÿ ïîäâèæíûõ

ôðàãìåíòîâ èçîáðàæåíèÿ).

Â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî íåîáõî-

äèìî èñïîëüçîâàòü íåêîòîðûå

êàäðû â êà÷åñòâå îïîðíûõ,

èçîáðàæåíèÿ ðàçëè÷íûõ òèïîâ

à)

á)

Ðèñ. 6. Ïîðÿäîê âîñïðîèç-

âåäåíèÿ (à) è êîäèðîâà-

íèÿ/äåêîäèðîâàíèÿ (á) êà-

äðîâ: I èçîáðàæåíèå ñ

âíóòðèêàäðîâûì êîäèðî-

âàíèåì; Ð èçîáðàæåíèå ñ

îäíîíàïðàâëåííûì ïðåä-

ñêàçàíèåì; Â èçîáðàæå-

íèå ñ äâóíàïðàâëåííûì

ïðåäñêàçàíèåì

Ðèñ. 5. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà êîäåðà ñ êîìïåíñàöèåé äâèæå-

íèÿ: ÄÊÏ äèñêðåòíûé êîñèíóñíûé ïðåîáðàçîâàòåëü;

ÈÄÊÏ èíâåðñíûé äèñêðåòíûé êîñèíóñíûé ïðåîáðàçîâà-

òåëü; ÊÏÄÑ êîäåð ñ ïåðåìåííîé äëèíîé ñëîâà; ÎÂÄ îï-

ðåäåëèòåëü âåêòîðà äâèæåíèÿ; ÏÊÄ ïðåäñêàçàòåëü ñ êîì-

ïåíñàöèåé äâèæåíèÿ; Ê êâàíòîâàòåëü; ÄÊ äåêâàíòîâà-

òåëü; ÌÏÐ ìóëüòèïëåêñîð; ÁÏ áóôåðíàÿ ïàìÿòü

Êàäðû, êîäèðóåìûå ìåòîäîì

âíóòðèêàäðîâîãî ïðåäñêàçàíèÿ,

îáîçíà÷àþòñÿ êàê I êàäðû, à êà-

äðû, îáðàáàòûâàåìûå ñ ïðèìå-

íåíèåì ìåæêàäðîâîãî ïðåäñêà-

çàíèÿ, êàê Ð è Â êàäðû. Ð êà-

äðû ïðåäñêàçûâàþòñÿ íà îñíîâå

ïðåäûäóùåãî I èëè Ð êàäðà ñ ñî-

êðàùåíèåì ïðîñòðàíñòâåííîé

è âðåìåííîé èçáûòî÷íîñòè.

Ïðåäóñìîòðåíû ñëåäóþùèå

ìåòîäû êîäèðîâàíèÿ Â êàäðîâ,

âûáèðàåìûå êîäåðîì â çàâèñè-

ìîñòè îò ñòàòèñòèêè ïîñëåäîâà-

òåëüíîñòè ÒÂ èçîáðàæåíèé:

1. Ïðåäñêàçàíèå ïî áëèæàé-

øèì ïðåäûäóùèì I èëè Ð êàä-

ðàì ñ êîìïåíñàöèåé äâèæåíèÿ.

2. Ïðåäñêàçàíèå ïî áëè-

æàéøèì ïîñëåäóþùèì I èëè Ð

êàäðàì ñ êîìïåíñàöèåé äâè-

æåíèÿ (èñïîëüçóåòñÿ ïðè ïî-

ÿâëåíèè â êîäèðóåìîì Â êàäðå

íîâûõ ôðàãìåíòîâ èçîáðàæå-

íèÿ).

3. Äâóíàïðàâëåííîå ïðåä-

ñêàçàíèå ïî ïðåäûäóùèì è ïî-

ñëåäóþùèì I èëè Ð êàäðàì

ñ êîìïåíñàöèåé äâèæåíèÿ.

4. Âíóòðèêàäðîâîå ïðåäñêà-

çàíèå áåç êîìïåíñàöèè äâèæå-

îáúåäèíÿþò â ïîâòîðÿþùèåñÿ

ñåðèè (ãðóïïû èçîáðàæåíèé).

Êàæäàÿ ãðóïïà íà÷èíàåòñÿ ñ I

êàäðà è îïèñûâàåòñÿ ÷èñëîì

èçîáðàæåíèé è èíòåðâàëîì

ìåæäó ñîñåäíèìè Ð êàäðàìè

èëè óâåëè÷åííûì íà åäèíèöó

÷èñëîì íåïðåðûâíî ñëåäóþ-

ùèõ Â êàäðîâ. Äëÿ óìåíüøå-

íèÿ çàäåðæêè ïðîöåññà îáðà-

áîòêè ãðóïïû èçîáðàæåíèé

ïðè èõ êîäèðîâàíèè è äåêîäè-

ðîâàíèè èçìåíÿþò ïîñëåäîâà-

òåëüíîñòü ïåðåäà÷è îòäåëüíûõ

êàäðîâ òàê, ÷òîáû I èëè Ð êàä-

ðû, ðàñïîëîæåííûå äî è ïîñëå

Â êàäðà, áûëè áû â äåêîäåðå

ê íà÷àëó äåêîäèðîâàíèÿ ýòîãî

Â êàäðà. Ïðèìåðû ïîðÿäêîâ

âîñïðîèçâåäåíèÿ, êîäèðîâà-

íèÿ è äåêîäèðîâàíèÿ ïîêàçà-

íû íà ðèñ. 6.

Êàæäûé èç ðàññìîòðåííûõ

âèäîâ êîäèðîâàíèÿ âíîñèò

ñâîé âêëàä â ñîêðàùåíèå îáúå-

ìà ïåðåäàâàåìûõ âèäåîäàí-

íûõ. Òàê, ñ ïîìîùüþ ÄÊÏ

óäàåòñÿ ñæàòü äàííûå â 5...10

ðàç, ïðè ìåæêàäðîâîì êîäèðî-

âàíèè ñ êîìïåíñàöèåé äâèæå-

íèÿ â 2...3 ðàçà. Êîäèðîâà-

îáèëèåì ìåëêèõ äåòàëåé. Áî-

ëåå âûñîêàÿ ñòåïåíü öèôðîâî-

ãî ñæàòèÿ äîñòèãàåòñÿ ïðè ïå-

ðåäà÷å êèíîôèëüìîâ ñ èçîáðà-

æåíèÿìè ïðåèìóùåñòâåííî

â âèäå êðóïíûõ è ñðåäíèõ ïëà-

íîâ.

×òîáû âåñüìà ïîäðîáíî

ðàññìîòðåòü îñîáåííîñòè ìå-

òîäîâ ñæàòèÿ âèäåîäàííûõ,

èñïîëüçóåìûõ â öèôðîâîì ÒÂ

âåùàíèè, ïðè ïðîèçâîäñòâå

ïðîãðàìì, â ñèñòåìàõ ìóëüòè-

ìåäèà è ò. ï., ïîòðåáîâàëîñü áû

ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü îáúåì

ñòàòüè. Äîïîëíèòåëüíóþ èí-

ôîðìàöèþ ìîæíî íàéòè â ïóá-

ëèêàöèÿõ ïî äàííîé òåìàòèêå,

íàïðèìåð, â ñòàòüÿõ Ë. Ñåâàëü-

íåâà Ìåæäóíàðîäíûé ñòàí-

äàðò êîäèðîâàíèÿ ñ èíôîðìà-

öèîííûì ñæàòèåì MPEG-2

(æóðíàë 625, 1997, ¹ 1),

Ê. Ãëàñìàíà Âèäåîêîìïðåñ-

ñèÿ (æóðíàë 625, 1997,

¹ 7), Â. Áûêîâà è Ñ. Áèðê-

ìàéåðà Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ

êîäèðîâàíèÿ âèäåîñèãíàëà ïî

ñòàíäàðòó MPEG-2 (æóðíàë

Òåõíèêà êèíî è

òåëåâèäå-

íèÿ, 1996, ¹ 12).

ÎÊÒßÁÐÜ/1998/¹ 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: