17) Вопрос.

Компрессия видеоданных по стандарту mreg-2.

Стандарт MPEG-2 фактически не регламентирует методы сжатия видеосигнала, а только определяет структуру битового потока кодируемого видеосигнала.

Общие принципы сжатия цифрового видеосигнала по стандарту MPEG-2 можно разбить на ряд последовательных операций: преобразование аналогового сигнала в цифровую форму, предварительная обработка, ДКП, квантование, кодирование (рис. 2.1). После АЦП производится предварительная обработка сигнала, которая включает в себя следующие преобразования: 1. Удаляется избыточная информация. Например, если фон изображения состоит из идентичных символов (пикселей) не обязательно их все передавать. Достаточно описать один пиксель и послать его с сообщением о том, как часто и где он повторяется в изображении. 2. Если исходное изображение передается в виде чересстрочных полей, то они преобразуются в кадры с прогрессивной разверткой. 3. Цветоделенные сигналы ER, EG, EB преобразуются в цветоразностные сигналы и сигнал яркости . 4. Изображение достраивается до кратного 16 количества пикселей по строкам и столбцам, чтобы разбить изображение на целое число макроблоков. 5. Стандарт цифрового представления телевизионного сигнала 4:4:4 в стандарт 4:2:2 преобразуется (горизонтальная передискретизация цветоразностных компонентов) или 4:2:0 (горизонтальная и вертикальная передискретизация цветоразностных компонентов). 6. Изображение разбивается на последовательность макроблоков, каждый из которых в свою очередь состоит из нескольких блоков размером 8 8 пикселей. (компромисс между точностью преобразования и необходимым объемом вычислений.) В этом случае каждый блок представляет собой квадратную матрицу, которая содержит 64 отсчета телевизионного сигнала и называется сигнальной. Следовательно, макроблок несет информацию о компонентах яркости определенного участка изображения и пространственно соответствующих им компонентах цветности. Поэтому любой макроблок состоит из трех прямоугольных матриц, содержащих 8-битовые отсчеты, а именно: матрицы яркости YD и двух матриц цветности СR и СB. Цифровые отсчеты матриц YD, СR и СB непосредственно связаны с первичными значениями красного, зеленого и синего (R, G, B) соответствующих точек изображения.

Стандартами цифрового кодирования предусматриваются три формата цветности, каждому из которых соответствует свой порядок следования блоков в макроблоке: 4:2:0 (макроблок состоит из шести блоков), 4:2:2 (...из 8 блоков), 4:4:4 (... из 12 блоков).

Следующие один за другим макроблоки объединяют в независимые друг от друга серии. Серия является основным элементом синхронизации для восстановления данных, составляющих изображение; в нее включены все блоки в горизонтальном направлении изображения с интервалом 16 строк, т.е. она имеет толщину в один макроблок. Порядок макроблоков в серии тот же, что и в обычном сканировании растра в телевидении: слева направо и сверху вниз. 7. Поток кадров изображения разбивается по типам, для них находятся векторы движения, которые необходимы для повышения предсказуемости величин элементов изображения. Векторы движения обеспечивают компенсацию перемещений в прошедших и последующих кадрах. 8. Для блоков с использованием компенсации движения находятся разностные ошибки предсказания движения.

В декодере выполняются декодирование кодов переменной длины, деквантование, обратное ДКП, компенсация движения и восстанавливается исходная последовательность кадров.

Примечание: ДКП - дискретно-косинусное преобразование (частный случай дискретного преобразования Фурье четной функции, содержащего только косинусоидальные члены). Сокращение избыточности получается благодаря когда телевизионное изображение разбивается на отдельные участки и производится кодирование сразу группы элементов, составляющих участок.