5. Группы изображений.

В соответствии с возможными методами предсказания в системах компрессии с сокращением временной избыточности используются три типа изображений.

Изображения типа I кодируются независимо от других изображений. В них сокращается только пространственная избыточность. Изображения типа P кодируются с предсказанием на основе предыдущего I-изображения. Они сами также могут использоваться в качестве опорных для дальнейшего предсказания. В них сокращается и пространственная, и временная избыточность. B-изображения кодируются путем двунаправленного предсказания на основе предыдущего и последующего изображений. В них сокращается и пространственная, и временная избыточность и достигается самая большая степень компрессии.

Изображения различных типов объединяются в повторяющиеся серии, называемыегруппами изображений (рис.22, 23). Группа начинается с изображения типа I, образующего опорный сигнал для предсказания при кодировании изображений других типов. Группа изображений должна быть достаточно большой, если необходимо добиться высокой степени компрессии. Группа описывается двумя числами:числом изображений в группе N и интервалом между соседними P-изображениями M, т.е. увеличенным на единицу числом непрерывно следующих B-изображений. Однако большое число B-изображений означает значительную задержку, т.к. I- или P-изображения, окружающие изображение B-типа, уже должны быть в декодере к моменту декодирования B-изображения. Этого можно добиться, меняя порядок кодирования и передачи изображений внутри группы: I0, P3, B1, B2, P6, B4, B5, P9, B7, B8.

Рис.23 показывает порядок воспроизведения, а также порядок кодирования и декодирования кадров этой группы изображений).

Группы могут быть замкнутыми (закрытыми) и открытыми. Последним элементом замкнутой группы является P-изображение, предсказанное на основе I-изображения этой же группы (рис.23). Последний элемент открытой группы - B-изображение, для предсказания которого используется, наряду с предшествующим I- или P-изображениями, также и I-изображение следующей группы (рис.22). Преимущество закрытых групп в том, что они позволяют выполнять прямые монтажные переходы перед очередным I-изображением без декодирования цифрового потока. Однако это требует более сложного кодера, поскольку необходимо, чтобы группа изображений занимала бы строго фиксированный интервал времени. Пример самой маленькой открытой группы изображений из двух кадров показан нарис.24. Именно такие группы изображений применяются при сжатии в соответствии с профилем 422 системы компрессии MPEG-2.

При заданном уровне качества изображения I-изображение в среднем в 3 раза больше P-изображения, которое примерно в 1,5 раза больше B-изображения.

6. Стандарт компрессии jpeg.

Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group) был разработан для видеокомпрессии в системах компьютерной обработки изображений. Источником входных изображений для кодера JPEG может быть сканируемая фотография или видеокадр. Кодеры JPEG устраняют только пространственную и психофизическую избыточность. Основные компоненты процесса компрессии JPEG - это дискретное косинусное преобразование, квантование, кодирование с переменной длиной слова (рис.25). Кодеры, разработанные для компрессии видеоданных, могут использовать JPEG при независимом кодировании последовательности кадров. Такой способ называют Motion JPEG, причем кодированию могут подвергаться поля или кадры телевизионного изображения.

Цветные изображения могут быть представлены в разных компонентных форматах, напримерR/G/B (красный, зеленый и синий компоненты), Y/Cr/Cb (яркостный и цветоразностные компоненты), Y/C/M/K (желтый, голубой, пурпурный и черный компоненты). Кодирование JPEG сочетается с различными структурами дискретизации. Длина кодовых слов входных изображений кодера в типичном случае составляет 8, но может быть расширена до 12 битов.

Кодирование JPEG при небольших степенях компрессии в сочетании со структурой дискретизации 4:2:2 пригодно для использования в телевизионном вещании при производстве и монтаже программ. Компоненты JPEG используются в качестве базы в системах компрессии видеомагнитофонов разных форматов. В сочетании со структурами дискретизации 4:2:0, 4:1:1, 3:1:1 кодирование JPEG используется в системах нелинейного монтажа при коэффициентах компрессии до 15:1. При степенях компрессии более 20:1 эта система компрессии в телевидении не применяется.