|
Цифровое кодирование телевизионного сигнала (часть 1) |
Общие сведения. Заключительной операцией в преобразовании аналогового сигнала в цифровой является кодирование квантованных отсчетов в виде последовательности импульсов. Чаще всего эта последовательность реализуется в двоичной форме, где т уровням квантования входной видеоинформации соответствует к = log2m кодовых импульсов. Как уже отмечалось, такой метод кодирования получил название импульсно-кодовой модуляции. Он стал классическим и
универсальным методом, применяемым при обработке и передаче видеоинформации. К достоинствам ИКМ следует отнести универсальность двоичной формы представления, используемой для всех операций над ТВ сигналами, низкую чувствительность к шумам, интерференционным помехам и искажениям, связанным с передачей и записью сигналов, а также простоту восстановления цифрового сигнала путем регенерации его формы. Однако с точки зрения скорости передачи ИКМ недостаточно эффективна, так как ее практическое применение связано с необходимостью обеспечения высоких скоростей передачи. Объясняется это тем, что импульсно-кодовой модуляции в телевидении присуща значительная избыточность в передаваемой информации. Ведь несмотря на равновероятность любых из возможных уровней яркости (цветности) для одного элемента изображения, содержание соседствующих с ним элементов мало отличается или не отличается вовсе. Статистический анализ телевизионного изображения устанавливает сильные корреляционные связи между соседними элементами. При поэлементной передаче яркости или цветности изображения, присущей методу ИКМ, в канал, таким образом, посылается одна и та же или мало отличающаяся по содержанию информация.
В настоящее время существует много приемов по сокращению избыточности телевизионного сигнала. Эти приемы связаны с более эффективным кодированием по сравнению с ИКМ. Весьма условно их можно разделить на три класса: кодирование ТВ сигнала с предсказанием, групповое кодирование с преобразованием и адаптивное групповое кодирование. Пока не выработалась твердая позиция о перспективности того или иного кодирования. Кроме того, сами методы эффективного кодирования порой очень сильно переплетаются друг с другом. Поэтому целесообразно рассмотреть все три принципа кодирования.
Кодирование с предсказанием. Как уже отмечалось, наличие сильных корреляционных связей между близко расположенными элементами изображения определяет нецелесообразность передачи полной информации о каждом элементе. Можно ограничиться передачей отсчета одного элемента, а остальные элементы, используя статистические законы, предсказать, т.е. вычислить с помощью специальных технических устройств на приемном конце системы.
Однако, как бы ни был совершенен аппарат, определяющий статистические связи в изображении, предсказание элементов по предыдущему отсчету или их совокупности всегда будет нести ошибку, обусловленную случайным характером распределения в изображении яркости и цветности. Эта ошибка должна быть для каждого элемента изображения учтена, скорректирована. Только при этом условии на приемном конце системы будет воссоздано изображение, соответствующее оригиналу.
|
