Более высокая степень сжатия цветных движущихся изображений была получена при использовании алгоритма обработки MPEG (Motion Picture Experts Group), предложенного в 1992 г. международной группой экспертов по телевидению. В отличие от алгоритмов JPEG и MJPEG, здесь устраняется не только внутрикадровая избыточность ТВ изображений, но и межкадровая, которая проявляется в том, что изменение содержания изображения от кадра к кадру, как правило, очень мало. Это обстоятельство в алгоритме MPEG используется следующим образом. Последовательность кадров в кодере разбивается на блоки по 12 кадров (рис. 14.34, а). Первый кадр блока называется базовым (обозначается 7), он подвергается только внутрикадро-вому сжатию. Кадры под номерами 4, 7, 10 называются предсказанными (обозначаются Pj, j = 1, 2, 3). В них передаются только сигналы ошибок предсказания спектральных коэффициентов изображения кадра Р\ относительно кадра I (или кадра Pj+1относительно Pj). Ошибка предсказания обычно определяется так же, как и в системе ДИКМ с предсказанием первого порядка, т.е. представляет собой квантованную разность между текущим и предыдущим отсчетом. Остальные 8 кадров блока (под номерами 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12) вообще не передаются. На приемной стороне (в декодере) кадры блока под именами I и pj восстанавливаются точно, а пропущенные кадры — приближенно, путем интерполяции. Для упрощения этой операции в алгоритме MPEG принято, что каждый пропущенный кадр замещается ближайшим кадром I или P (рис. 14.34, б). За счет межкадрового кодирования коэффициент сжатия объема ТВ сигнала возрастает дополнительно в q раз, где q ≈12N'Σ2/(NΣ2 + 3∙0,5N'Σ2) ≈ 5. Здесь учтено, что в кадрах Pj объем изображения примерно в два раза меньше, чем в кадре 1, за счет ДИКМ.
В
алгоритме MPEG получен также дополнительный
выигрыш при внутрикадровом сжатии, поскольку здесь, в отличие от JPEG, перед спектральным преобразованием в
пространстве Y применяется отбрасывание каждой
второй строки и каждого второго столбца пикселов. Чтобы эта операция не
отразилась на четкости яркостного изображения, на приемной стороне (в декодере)
пропущенные данные о яркости восстанавливаются путем интерполяции, при этом
пропущенные точки А и Б (рис. 14.34, в) предсказываются по точно
переданным точкам 1, 2, 3 так же, как это делается при предсказании третьего
порядка в системах ДИКМ (см. подпараграф 14.2.1.). В целом алгоритм MPEG обеспечивает такое сжатие телевизионного
изображения обычного качества, что оно может быть передано по цифровому каналу
со скоростью примерно 1,6 Мбит/с, а с учетом служебных и синхронизирующих
импульсов, а также сигналов звукового сопровождения — по стандартному
первичному цифровому каналу со скоростью 2048 кбит/с. Такой успех достигнут за
счет значительного усложнения декодера MPEG, наличия
в нем большого числа блоков памяти на кадр, устройств быстрых преобразований и
т.п. По-видимому, уже в самом ближайшем будущем произойдет слияние домашнего
телевизионного приемника и персонального компьютера в единый абонентский
терминал — «телепьютер», который и будет выполнять функции декодера MPEG. Тем самым будет обеспечено доведение
цифрового ТВ сигнала до абонента.
Рассмотренные выше методы эффективного кодирования используют высокую степень корреляции соседних отсчетов сигнала, преобразуемого в цифровую форму. Однако для речевых (телефонных) сигналов имеется и другой мощный фактор сокращения избыточности, обусловленный наличием пауз в передаваемом сигнале (см. рис. 9.23). Во время разговора после установления телефонного соединения паузы составляют примерно 60—75% длительности всего сеанса связи (см. подпараграф 9.3.2), и, следовательно, полезная информация передается только в течение 25—40% времени занятия канала. Остальное время канал связи «пустует», не используется.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.