Сжатие видеоинформации.
Для всех систем сжатия требуется 2 алгоритма: для сжатия данных источника (компрессия) и декомпрессии данных у получателя. Алгоритмы имеют некоторую асимметрию, т.е. они не одинаковы:
1. Алгоритм сжатия (кодирования) может быть медленным, алгоритм декодирования должен быть быстрым.
2. Для видеоконференций кодирование должно происходить в режиме времени, близком к реальному.
3. При сжатии видеоинформации и её декодировании изображение может изменяться, т.е. иногда говорят, что декодирование происходит с потерями.
Одним из первых стандартов является jpeg (Joint Photographic Expert Group) - алгоритм сжатия неподвижных изображений. Каждая точка на экране (пиксел) представляется разложением на три цвета: Red, Green, Blue. При этом на Red отводится 8 бит, Green 8 бит и Blue 8 бит, т.е. 24х битовое RGB видеоизображение. Кодирование осуществляется по следующим этапам:
1. Подготовка блока.
Рассмотрим на основе изображения 640*480. Из значения RGB каждого пиксела выделяют: яркость и два значения цветности. Из них строятся матрицы (Y- яркость, I, Q - цветность). Значения I и Q усредняются по четырем пикселям, т.е. растр преобразуется в размер 240*320. 4 пикселя заменяются на 1. Сжатие является преобразованием с потерями, но человеческому глазу это не видно, т.к. ощущение цветности у человека меньше.
2. Матрица 320*240 преобразуется в матрицу 8*8 точек методом усреднения.
320/8*240/8=1200
Y 640/8*480/8
Общее количество блоков 4800+1200+1200=7200.
3. К каждому блоку применяется так называемое дискретное косинусное преобразование (ДКП). Получается 7200 коэффициентов ДКП.
4. Этап квантования. Коэффициенты ДКП подвергаются квантованию в соответствие с таблицей квантования. Если коэффициенты ДКП 7200, то на выходе квантованное ДКП. Квантование происходит делением коэффициентов ДКП на коэффициенты квантования. Получаем квантованные коэффициенты ДКП.
5. Каждый элементы матрицы квантованных коэффициентов ДКП заменятеся отклонением относительно значения в предыдущем блоке.
6. Элементы матрицы выстраиваются по следующей схеме: в случае повторения значения в ряд выстраивается их число и значения повторений.
7. Полученные значения чисел кодируется кодом Хаффмана. По следующей схеме:
Стандарт mpeg (Motion Picture Expert Group).
Существует несколько версий:
MPEG1 (ISO 11172) - обеспечивает выходной поток при декодирование 1,2 мбит/с, 2,52*240 NTSC.
MPEG2 (ISO 13818) - 4 мбит/с, TV NTSC PAL.
Последний MPEG2000.
Использует алгоритм JPEG для каждого кадра, но учитывая, что смежные кадры бывают идентичными, все кадры видеоизображения по определенному алгоритму разбиваются на группы: I, P, B.
I - независимые неподвижные изображения. P содержат разностную информацию относительно предыдущего кадра. B содержат изменения относительно предыдущего и следующего кадра. I кодируются алгоритмом JPEG. P и B преобразуются в макроблоки. 16*16 пикселов в пространстве яркости, 8*8 в пространстве цветности. Макроблок, для которого найден сходный макроблок кодируется в виде разности значений яркости и цветности. Разность подвергается ДКП квантованию и кодированию подобно JPEG. Особенность: для воспроизведения обработка ведется в обратной последовательности следования кадров.
ОС IBM VM/SP.
Программно-аппаратной платформой, на которой работает ОС являются технические средства в следующем составе: центральный процессор со специфической системой команд, оперативная память, регистры общего назначения, доступные пользователям, специальные регистры, доступные ОС, процессор ввода-вывода (канал ввода-вывода), к которому подключаются контроллеры внешних устройств (к контроллерам подключаются внешние устройства). Каналы ввода-вывода можно условно сравнивать с портами, однако ОС передают всю информацию для операции ввода-вывода процессору ввода-выводв и он выполняет операцию самостоятельно без участия ЦП.
Структура ОС следующая:
Управляющая программа (CP - control program) - выполняет и организует вычислительный процесс. Под управлением CP работают виртуальные машины различного назначения, в том числе и пользовательские. Имеются в каждой виртуальной машине, можно загрузить любую ОС, исполнительный код которой выполняется на данном процессоре. Количество и особенность каждой виртуальной машины описывается в так называемом оглавлении ОС. Для разных версий ОС количество поддерживаемых виртуальных машин различно (в среднем 10 000). Каждая виртуальная машина состоит из виртуальной оперативной памяти, виртуальных внешних устройств, логических дисков ВМ (минидиски). Виртуальная ОП виртуальной машины формируется при её описании и функционирует как обычная память. Решетка эмулируется как файлы, т.е. реальные внешние устройства становятся файлами (т.н. файлы накопления). Логические диски содержат информацию пользователей виртуальной машины, исполнительный код программного обеспечения ОС и т.д., необходимых для решения прикладных задач.
Функционирование происходит следующим образом: управляющая программа предоставляет кванты времени каждой виртуальной машине, т.е. исполнительный код ОС и пользовательских процессов, находящийся в ВМ загружаются в реальный процессор и реальную ОП и выполняются. Если необходима выдача информации на внешние устройства, то файл (виртуальной внешнее устройство) копируется на реальное внешнее устройство, которое присоединено на время кванта к данной виртуальной машине. Управление вводом-выводом и реальным внешними устройствами осуществляет управляющая программа. Управляющая программа тоже имеет свою виртуальную ОП и часть её подвергается страничному обмену.
Функционирование происходит следующим образом: управляющая программа предоставляет кванты времени каждой виртуальной машине, т.е. исполнительный код ОС и пользовательских процессов, находящийся в ВМ загружаются в реальный процессор и реальную ОП и выполняются. Если необходима выдача информации на внешние устройства, то файл (виртуальной внешнее устройство) копируется на реальное внешнее устройство, которое присоединено на время кванта к данной виртуальной машине. Управление вводом-выводом и реальным внешними устройствами осуществляет управляющая программа.