Импульсно-кодовой модуляции в телевидении присуща значительная избыточность в передаваемой информации. Информационная избыточность заключена в специфике ТВ сигнала. Эту избыточность подразделяют на статистическую, физиологическую и структурную.
Статистическая избыточность определяется свойствами изображения, которое не является в общем случае хаотическим распределением яркости, а описывается законами, устанавливающими определенные связи (корреляцию) как между яркостями отдельных элементов, так и между их цветностями.
Визуальная или физиологическая избыточность ТВ сигнала обусловливается ограниченностью возможностей зрительного аппарата. Использовать физиологическую избыточность - значит, не передавать в сигнале 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.
Структурная избыточность в соответствии с названием определяется структурой видеосигнала: наличием в аналоговом телевизионном сигнале гасящих импульсов. В цифровом потоке соответствующие им временные интервалы можно исключить или использовать для передачи другой информации, например звукового сопровождения.
Уменьшение цифрового потока ТВ сигнала за счет сокращения статистической и физиологической избыточности в изображении осуществляется в телевидении применением более эффективных методов кодирования по сравнению с ИКМ. При большом их многообразии наиболее широко распространены следующие виды эффективного кодирования: кодирование с предсказанием, кодирование с линейным ортогональным преобразованием, взвешенное квантование, энтропийное кодирование или кодирование с переменной длиной. Перечисленные виды кодирования могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом, давая в последнем случае значительно больший эффект при компрессии цифровых сигналов.
В настоящее время существуют стандарты компрессии, которые определяют основные правила эффективного кодирования и декодирования цифровых потоков, как изображений, так и связанного с ними звукового сопровождения. Эти стандарты получили общее наименование MPEG, представляющее собой аббревиатуру от названия, разрабатывавшего их международного комитета - Группа экспертов по движущимся изображениям.
Избыточность информации в потоке цифровых данных объясняется, прежде всего, спецификой ТВ изображения. Известно, что, несмотря на равновероятность любых из возможных значений яркости (цветности) для одного элемента изображения, содержание соседствующих с пим элементов мало отличается или не отличается вовсе. При поэлементной передаче яркости и цветности методом ИКМ в канал посылается одна и та же или мало отличающаяся по содержанию информация. Подобную избыточность информации в сигнале называют пространственной или внутрикадровой.
Значительная избыточность содержится и в передаче смежных во времени кадров изображения, в которых, несмотря на движение отдельных фрагментов, существенную роль играют общие для них неподвижный фон или задний план. Такого рода избыточность называют временной или межкадровой. И пространственная, и временная избыточность обусловлены статистическими свойствами телевизионного изображения.
Устранение избыточности информации в цифровом сигнале, в конечном счете, должно выразиться в уменьшении числа отсчетов сигнала и (или) уменьшении разрядности их двоичных кодовых символов. Реализация таких процедур напрямую с ИКМ сигналом недопустима, так как изъятие из сигнала отдельных отсчетов или замена их значений на более грубо проквантованные соответствует изъятию в воспроизводимом изображении соответствующих элементов ил и их искаженному представлению. Попытка изъятия отдельных элементов из группы равноправных слагаемых изображения, как с информационной, так и с энергетической точки зрения приводит к необратимой потере качества изображения.
Решение задачи по устранению избыточности информации в цифровом сигнале возможно только путем его предварительной обработки, которая должна перераспределить вклад отдельных отсчетов преобразованного сигнала в общее содержание изображения. Перераспределив, таким образом, функциональную значимость между отдельными отсчетами, можно будет выделить «главные» отсчеты, несущие основной объем информации, обеспечив им наилучшие условия передачи, а на остальных отсчетах «сэкономить», не передавая их или передавая с минимальным числом градаций.
К настоящему времени предложено сравнительно много методов обработки сигнала с таким подходом.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Телевидение: Учеб. для студ. вузов, обучающихся по направлению "Телекоммуникации", спец. "Радиосвязь, радиовещание и телевидение"/ ред. Джакония В.Е.. - 2-е изд.. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. - 639с.
2. Основы электроники, радиотехники и связи: учеб. пособие/ А.Д. Гуменюк [и др.]; под ред. Г.Д. Петрухина. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 480 с.
3. Мамчев Г.В. Основы радиосвязи и телевидения: учеб. пособие для студ. вузов/ Г.В. Мамчев. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 414 с.
4. Телекоммуникационные системы и сети: в 3-х т.: учеб. пособие для студ. вузов связи и колледжей. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Горячая линия - Телеком. - 2005. - Т.1: Крук Б.И. Современные технологии/ Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шу-валов. - 2005. - 647 с.
5. Телекоммуникационные системы и сети: учеб. пособие для студентов вузов связи и колледжей: в 3 т./ Г.П. Катунин, Г.В. Мамчев, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов. - 2-е изд., испр. и доп.. - М.: Горячая линия -Телеком. - 2004. Т. 2: Радиосвязь, радиовещание, телевидение. - 2004. - 672 с.
6. Птачек М. Цифровое телевидение. Теория и техника: научное издание/ Птачек М. - М.: Радио и связь, 1990. - 528с.
7. Амочаева Г.Г. Электронный конспект лекций.
Дополнительная
1. Андердал К. Цифровое видео для "чайников": пер. с англ./ К. Андердал. - 3-е изд. - М.: Вильямс: Диалектика, 2005. - 346 с.
2. Блейк Б. 50 эффективных приемов создания и обработки цифрового видео: научное издание/ Б. Блейк, Д. Сахлин. - М.: Вильямс: Диалектика, 2006. - 399 с.
4. Внедрение цифрового телерадиовещания: проблемы, ключевые факторы успеха: научное издание/ под ред.: Ш. Ж. Сеилова, Ш. Ж. Бутенко. - Астана: Елорда, 2009. - 359 с.
5. Гусятинский И. А. Радиосвязь и радиовещание: научное издание/ Гусятинский И.А., Пирогов А.А.. - М.: Сов. радио, 1974. - 174с.
