Цифровая обработка ТВ сигналов. Часть 2. Бобрешов А.М - 37 стр.

UptoLike

37
включающий алгоритмы, сходные с применяемым в MPEG-2, так и
принципиально новые методы кодирования , основанные на понятии
видеообъекта. Выбор того или иного метода кодирования в конкретном случае
определяется характером изображения и требуемым коэффициентом сжатия
информации. MPEG-4 позволяет эффективно сжимать, как натуральные, так и
синтетические изображения и объединять их при воспроизведении.
Обобщенная структурная схема видеокодера MPEG-4 для натуральных
изображений приведена на рис. 8.9. На схеме обозначены ДКП блок прямого
дискретного косинусного преобразования ; ДКП
-1
блок обратного дискретного
косинусного преобразования ; К
В
квантователь; К
В
-1
деквантователь, т.е.
блок, выполняющий обратную квантованию операцию ; ЗУ запоминающее
устройство ; Пред.1, Пред.2 блоки, выполняющие формирование
предсказанных изображений в разных режимах кодирования ; ОД блок оценки
движения и формирования векторов движения ; М
п
мультиплексор; БЗУ
буферное ЗУ ; УКС блок управления коэффициентом сжатия изображения .
Кроме того , на схеме показаны блоки «Кодер формы» и «Кодер текстур»,
сумматор, вычитающее устройство и переключатель «Выбор», с помощью
которого осуществляется подключение одного из блоков предсказания в
зависимости от используемого метода кодирования . Данная схема является
упрощенной и не показывает многие блоки и связи .
На вход кодера поступают исходные видеоданные, например, цифровой
ТВ сигнал. На выходе кодера формируется элементарный цифровой поток
видеоданных.
Рассмотрим основные методы кодирования натуральных изображений.
1.Видеообъекты , представляющие собой прямоугольные изображения
( например, обычные ТВ кадры ), кодируются методом, аналогичным
применяемому в MPEG-2, т.е. с использованием гибридного кодирования [1].
Метод включает предсказание с оценкой и компенсацией движения для
макроблоков 16х16 пикселов и ДКП ошибки предсказания в блоках 8х8
пикселов. Для определенности будем считать, что предсказание в этом случае
выполняется в блоке Пред.1. Связь выхода блока ОД с мультиплексором и
средства управления коэффициентом сжатия на рис. 8.9 не показаны .
Этот вид кодирования имеет два уровня по скорости передачи двоичных
символов в выходном потоке данных.
Уровень очень низкой скорости передачи VLBV (Very Low Bitrate Video)
предназначен для передачи изображений с низким пространственным
разрешением (форматы QCIF и SQCIF) и пониженной частотой кадров (10 15
Гц ) по узкополосным каналам связи со скоростями передачи двоичных
символов 5 64 кбит / с. Этот уровень может использоваться в видеотелефонной
связи с невысоким качеством изображения .
Уровень высокой скорости передачи (High bitrate) предназначен для
передачи изображений с более высоким пространственным разрешением ,
вплоть до формата по Рекомендации 601, по различным каналам связи со
скоростями передачи двоичных символов 64 кбит / с… 10 Мбит / с. Этот уровень
                                             37
вклю чаю щ ий алго ритм ы , схо дны е с прим еняем ы м в MPEG-2, так и
принципиально но вы е м ето ды ко диро вания, о сно ванны е на по нятии
видео о бъекта. В ы бо р то го или ино го м ето да ко диро вания в ко нкретно м слу чае
о пределяется характеро м изо бражения и требу ем ы м ко эффициенто м сжатия
инфо рм ации. MPEG-4 по зво ляет эффективно сжим ать, как нату ральны е, так и
синтетические изо бражения и о бъединятьих при во спро изведении.
        О бо бщ енная стру кту рная схем а видео ко дера MPEG-4 для нату ральны х
изо бражений приведена на рис. 8.9. Н а схем е о бо значены Д К П – бло к прям о го
дискретно го ко сину сно го прео бразо вания; Д К П -1 – бло к о братно го дискретно го
ко сину сно го прео бразо вания; К В – кванто ватель; К В -1 – декванто ватель, т.е.
бло к, вы по лняю щ ий о братну ю кванто ванию о перацию ; ЗУ – запо м инаю щ ее
у стро й ство ; П ред.1, П ред.2 – бло ки, вы по лняю щ ие фо рм иро вание
предсказанны х изо бражений в разны х режим ах ко диро вания; О Д – бло ко ценки
движения и фо рм иро вания векто ро в движения; М п – м у льтиплексо р; БЗУ –
бу ферно е ЗУ ; У К С – бло к у правления ко эффициенто м сжатия изо бражения.
К ро м е то го , на схем е по казаны бло ки «К о дер фо рм ы » и «К о дер тексту р»,
су м м ато р, вы читаю щ ее у стро й ство и переклю чатель «В ы бо р», с по м о щ ью
ко то ро го о су щ ествляется по дклю чение о дно го из бло ко в предсказания в
зависим о сти о т испо льзу ем о го м ето да ко диро вания. Д анная схем а является
у про щ енно й и не по казы вает м но гие бло ки и связи.
        Н а вхо д ко дера по сту паю т исхо дны е видео данны е, наприм ер, цифро во й
Т В сигнал. Н а вы хо де ко дера фо рм иру ется элем ентарны й цифро во й по то к
видео данны х.
        Рассм о трим о сно вны е м ето ды к оди р ован и я н ат ур альн ы хи зобр аж е н и й.
        1.В идео о бъекты , представляю щ ие со бо й прям о у го льны е изо бражения
(наприм ер, о бы чны е Т В кадры ), ко диру ю тся м ето до м , анало гичны м
прим еняем о м у в MPEG-2, т.е. с испо льзо ванием гибридно го ко диро вания [1].
М ето д вклю чает предсказание с о ценко й и ко м пенсацией движения для
м акро бло ко в 16х16 пиксело в и Д К П о шибки предсказания в бло ках 8х8
пиксело в. Д ля о пределенно сти бу дем считать, что предсказание в это м слу чае
вы по лняется в бло ке П ред.1. Связь вы хо да бло ка О Д с м у льтиплексо ро м и
средства у правления ко эффициенто м сжатия на рис. 8.9 не по казаны .
        Э то т вид ко диро вания им еет два у ро вня по ско ро сти передачи дво ичны х
сим во ло в в вы хо дно м по то ке данны х.
        У ро веньо ченьнизко й ско ро сти передачи VLBV (Very Low Bitrate Video)
предназначен для передачи изо бражений с низким про странственны м
разрешением (фо рм аты QCIF и SQCIF) и по ниженно й часто то й кадро в (10… 15
Гц) по у зко по ло сны м каналам связи со ско ро стям и передачи дво ичны х
сим во ло в 5… 64 кбит/с. Э то т у ро веньм о жет испо льзо ваться в видео телефо нно й
связи сневы со ким качество м изо бражения.
        У ро вень вы со ко й ско ро сти передачи (High bitrate) предназначен для
передачи изо бражений с бо лее вы со ким про странственны м разрешением ,
впло ть до фо рм ата по Реко м ендации 601, по различны м каналам связи со
ско ро стям и передачи дво ичны х сим во ло в 64 кбит/с… 10 М бит/с. Э то т у ро вень