ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
17
дискретизации 4:2:0, сначала кодируются четыре блока Y,
образующие матрицу 2х2, затем соответствующий им один блок C
B
, затем –
один блок C
R
, затем следующие четыре блока Y и т.д.
При объединении блоков в декодированное изображение количество
элементов C
B
и C
R
восстанавливается с помощью интерполяции.
8.1.3. Квантование коэффициентов ДКП
Исходные данные для ДКП имеют вид блоков или матриц 8х8 элементов
сигналов Y, C
B
или C
R
, выражаемых 8 - разрядными целыми положительными
двоичными числами. Перед выполнением ДКП значение каждого элемента
блока сдвигается путем вычитания числа 128, в результате чего элементы
блоков выражаются целыми числами со знаком.
После этого в кодере JPEG выполняется ДКП в соответствии с формулами
(1.18) [1] при N=M=8. Обратное ДКП в декодере JPEG выполняется в
соответствии с формулой (1.19) [1]. После него выполняется обратный сдвиг
уровня каждого элемента путем прибавления числа 128. Как правило , при
вычислениях используются алгоритмы быстрого ДКП .
В результате выполнения ДКП квадратной матрицы из 8х8 чисел получается
квадратная матрица из 8х8 коэффициентов ДКП , которые могут быть как
положительными, так и отрицательными целыми числами из диапазона
– 2047… 2047. Эта операция сама по себе не изменяет количества передаваемой
информации и является обратимой, так как после выполнения обратного ДКП в
каждом блоке и объединения блоков получается изображение , идентичное
исходному. Единственным источником необратимых потерь информации могут
быть ошибки округления при вычислениях, однако эти ошибки могут быть
сделаны достаточно малыми за счет разрядности вычислительных средств.
Тем не менее, именно ДКП создает основу для последующего значительного
уменьшения объема передаваемой информации. Рассмотрим , на примере, как
это получается .
В первую очередь необходимо отметить, что каждый коэффициент ДКП
содержит информацию не об одном каком-то элементе из матрицы элементов
изображения , а о всех 64 элементах . Пусть {x(m,n)}, m,n = 0… 7 – квадратная
матрица элементов изображения , представляющая собой один из его блоков,
{C(k,l)}, k,l = 0… 7 – квадратная матрица коэффициентов двумерного ДКП .
Коэффициент С(0,0), как следует из (1.18), пропорционален постоянной
составляющей , т.е. среднему значению величин x(m,n) блока изображения .
Коэффициент С(0,1) показывает величину пространственно - частотной
составляющей , имеющей нулевую пространственную частоту по
горизонтальной координате и пространственную частоту, равную 1/N, по
вертикальной координате и т.д.
При выполнении обратного ДКП в соответствии с (1.19) изображение
формируется в виде суперпозиции составляющих , каждая из которых имеет
определенную пространственную частоту. Как известно , наибольший вклад при
формировании большинства реальных изображений вносят низкочастотные
составляющие , определяющие формы и яркости основных объектов и фона .
17 дискретизации 4:2:0, сначала ко диру ю тся четы ре бло ка Y, о бразу ю щ ие м атрицу 2х2, затем со о тветству ю щ ий им о дин бло к CB, затем – о динбло кCR, затем следу ю щ ие четы ре бло ка Y и т.д. П ри о бъединении бло ко в в деко диро ванно е изо бражение ко личество элем енто в CB и CR во сстанавливается спо м о щ ью интерпо ляции. 8.1.3. К вантованиекоэффициентов Д К П И схо дны е данны е для Д К П им ею т вид бло ко в или м атриц 8х8 элем енто в сигнало в Y, CB или CR, вы ражаем ы х 8 - разрядны м и целы м и по ло жительны м и дво ичны м и числам и. П еред вы по лнением Д К П значение каждо го элем ента бло ка сдвигается пу тем вы читания числа 128, в резу льтате чего элем енты бло ко в вы ражаю тся целы м и числам и со знако м . П о сле это го в ко дере JPEG вы по лняется Д К П в со о тветствии с фо рм у лам и (1.18) [1] при N=M=8. О братно е Д К П в деко дере JPEG вы по лняется в со о тветствии с фо рм у ло й (1.19) [1]. П о сле него вы по лняется о братны й сдвиг у ро вня каждо го элем ента пу тем прибавления числа 128. К ак правило , при вы числениях испо льзу ю тся алго ритм ы бы стро го Д К П . В резу льтате вы по лнения Д К П квадратно й м атрицы из 8х8 чисел по лу чается квадратная м атрица из 8х8 ко эффициенто в Д К П , ко то ры е м о гу т бы ть как по ло жительны м и, так и о трицательны м и целы м и числам и из диапазо на – 2047… 2047. Э та о перация сам а по себе не изм еняет ко личества передаваем о й инфо рм ации и является о братим о й , таккакпо сле вы по лнения о братно го Д К П в каждо м бло ке и о бъединения бло ко в по лу чается изо бражение, идентично е исхо дно м у . Е динственны м исто чнико м нео братим ы х по терьинфо рм ации м о гу т бы ть о шибки о кру гления при вы числениях, о днако эти о шибки м о гу т бы ть сделаны до стато чно м алы м и за счет разрядно сти вы числительны х средств. Т ем не м енее, им енно Д К П со здает о сно ву для по следу ю щ его значительно го у м еньшения о бъем а передаваем о й инфо рм ации. Рассм о трим , на прим ере, как это по лу чается. В перву ю о чередь нео бхо дим о о тм етить, что кажды й ко эффициент Д К П со держит инфо рм ацию не о б о дно м како м -то элем енте из м атрицы элем енто в изо бражения, а о всех 64 элем ентах. П у сть {x(m,n)}, m,n = 0… 7 – квадратная м атрица элем енто в изо бражения, представляю щ ая со бо й о дин из его бло ко в, {C(k,l)}, k,l = 0… 7 – квадратная м атрица ко эффициенто в дву м ерно го Д К П . К о эффициент С(0,0), как следу ет из (1.18), про по рцио нален по сто янно й со ставляю щ ей , т.е. среднем у значению величин x(m,n) бло ка изо бражения. К о эффициент С(0,1) по казы вает величину про странственно -часто тно й со ставляю щ ей , им ею щ ей ну леву ю про странственну ю часто ту по го ризо нтально й ко о рдинате и про странственну ю часто ту , равну ю 1/N, по вертикально й ко о рдинате и т.д. П ри вы по лнении о братно го Д К П в со о тветствии с (1.19) изо бражение фо рм иру ется в виде су перпо зиции со ставляю щ их, каждая из ко то ры х им еет о пределенну ю про странственну ю часто ту . К акизвестно , наибо льший вклад при фо рм иро вании бо льшинства реальны х изо бражений вно сят низко часто тны е со ставляю щ ие, о пределяю щ ие фо рм ы и ярко сти о сно вны х о бъекто в и фо на.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- …
- следующая ›
- последняя »