Удаление пространственной избыточности на основе ДКП

Основное устройство кодирования видеоинформации — процессор дискрет­ного косинусного преобразования (ДКП). Процессор ДКП получает кадры изображения I, P и В в виде потока блоков 8x8, организованных в макробло­ки и вырезки, образующие один видеокадр. Блоки могут являться частью кадра яркости (Y) или кадра цветности (С_R и С_В). Данные, представляющие отсчеты в каждом блоке, поступают затем в процессор ДКП (рис. 5.22), который переводит их в матрицу коэффициентов 8x8, представляющих видео­образ блока. Перед ДКП каждое число в блоке 8x8 представляет значение соответствующего отсчета, т. е. яркость пиксела, представленного этим от­счетом (рис. 5.23).

Рис. 5.22. Удаление пространственной избыточности на основе ДКП

Рис. 5.23

Процессор ДКП проверяет пространственные частотные компоненты блока в целом и переводит матрицу временной области в матри­цу частотной области. Эта операция связана с созданием нового набора ко­эффициентов в матрице 8 ´ 8, начиная с верхней левой ячейки, представля­ющей постоянную составляющую, т. е. составляющую с частотой 0 Гц. Ко­эффициент в этой ячейке представляет среднюю яркость блока. Каждая из остальных ячеек представляет составляющую блока с возрастающей часто­той (рис. 5.24). Значения коэффициентов в других ячейках определяются количеством деталей изображения в блоке. Следовательно, блок, содержа­щий везде одинаковую яркость (или цвет), например представляющий уча­сток чистого неба, будет иметь только постоянную составляющую; коэффи­циенты в других ячейках будут нулевыми. Блок, содержащий деталь изобра­жения, будет иметь ненулевые коэффициенты в соответствующих ячейках. Грубая деталь изображения представляется малыми коэффициентами, и все­го несколько ячеек будут содержать ненулевые коэффициенты; тонкая де­таль изображения представляется коэффициентами большей величины, и много ячеек будут содержать ненулевые коэффициенты. Тонкие вертикальные детали изображения (высокая горизонтальная частота) представля­ются перемещением по горизонтали вправо, а тонкие горизонтальные детали (более высокая вертикальная частота) представляются движением по вертикали вниз, как показано на рис. 5.24. Самая тонкая деталь изображе­ния, т. е. самая высокая видеочастота, представляется нижней правой ячей­кой матрицы.

Как можно заметить на рис. 5.23, на котором представлена матрица ДКП типичного блока, наибольшие коэффициенты и, следовательно, большая часть энергии сосредоточены в верхнем левом углу и вблизи него; в нижнем правом квадранте очень мало коэффициентов значительной величины. Та­кое расположение коэффициентов не является неожиданным, поскольку маловероятно, что блок пикселов 8x8 передает сколько-нибудь тонкую де­таль изображения. Коэффициенты ДКП округляются в сторону увеличения или уменьшения, чтобы получить меньший набор возможных величин, что приводит к сильно упрощенному набору коэффициентов (рис. 5.25).

Рис. 5.24. Блок частотной области

Рис. 5.25. Блок ДКП с округлением