Информационная избыточность

При телевизионной передаче различают несколько видов избыточности изображений, на сокращении (сжатие) которых основываются методы и устройства кодирования изображений:

- пространственная — присутствует, если значения элементов изображения (пикселей) коррелированы в пределах некоторой части изображения (видеокадра), т.е. можно передать значение одного пикселя, а значения других предсказать;

- временная — корреляция между одноименными пикселями наблюдается в последовательности нескольких видеокадров, т.е. техника предсказания и передачи движения может быть распространена на несколько кадров;

Иногда оба эти вида избыточности называютстатистической избыточностью.Использование корреляционных связей позволяет не передавать многократно одни и те же данные и сокращать за счет этого объем сообщения. При этом устранение статистической избыточности в ТВ сигнале может происходить без потери информации, и исходные данные будут полностью восстановлены.

- психовизуальная (физиологическая) — характеризуется тем, что глаз не способен различать очень мелкие детали и высокочастотные цветовые переходы. Использовать физиологическую избыточность - значит, не передавать ту информацию, которая не будет воспринята нашим зрением. Как следствие, устранение физиологической избыточности связано с частичной потерей информации, но той информации, которая не воспринимается зрением, и ее потеря не повлияет на визуальное качество изображения.

Далее рассмотрим наиболее важные особенности восприятия изображений.

Маскирование по яркости (luminance masking)— имеет отношение к различимости деталей изображения. Для того чтобы различить на сером фоне серый же узор, должны соблюдаться некоторые условия — этот узор должен быть или чуть темнее или чуть ярче фона примерно на 2% от яркости самого фона.

Если разница меньше — человеческий глаз не сможет отличить узор от фона. Таким образом, можно не передавать информацию об объектах, яркость которых отличается от яркости фона на величину, меньшую 2% от яркости фона. Эту особенность восприятия необходимо учитывать при квантизации коэффициентов DCT.

Сходный эффект с маскировкой по яркости называетсяфальшивыми контурами.

Маскирование по времени (temporal masking) — при быстрой смене изображения, например, на границе сцен, часть информации новой сцены не воспринимается человеком. Зритель как бы кратковременно "привыкает" к новому изображению. Например, если в одном плане демонстрировалась динамичная сцена, а потом произошло переключение на спокойную сцену, то небольшая часть начала спокойной сцены будет проигнорирована головным мозгом. В течение этого короткого периода "адаптации" изображение может быть компрессировано чуть сильнее (с соответствующей потерей качества). Конечно, это не даст сэкономить много, но все же...

Маскирование по детализации (frequency masking) — в области изображения, где содержится большое количество мелких деталей, внимание зрителя ослабляется. Таким образом, зритель не видит каждую мелкую деталь по отдельности, а видит их "совокупно". Пример — рябь на воде. В области же, где деталей мало, каждый мелкий элемент имеет свое значение. Таким образом, области, где деталей больше, можно компрессировать чуть сильнее, чем области, в которых деталей меньше.