22.4. КОДИРОВАНИЕ С ПОПОЛНЕНИЕМ КАДРОВ

Весьма значительный резерв сокращения полосы частот телевизионного сигнала заключен в межкадровой избыточности телевизионного сообщения. Передача большинства сцен сопровождается относительно небольшими изменениями в деталях изображения от одного кадра к другому. Таким образом, если передавать одни лишь изменения в изображении по отношению к некоторому первоначально выбранному кадру, то можно получить существенный выигрыш в полосе частот. Основные трудности здесь связаны с тем, что метод получения межкадрового разностного сигнала должен быть хорошо согласован с процессами телевизионной развертки и передачи, а оборудование для запоминания и обработки сигналов должно быть не слишком громоздким.

Если взять разности уровней соответственных элементов данного и соседнего кадров, то окажется, что уровень большинства элементов сохраняется неизменным. Это обстоятельство привело к разработке Маунтсом метода межкадрового кодирования, названного кодированием с пополнением кадров [42-45]. Блок-схема системы кодирования с пополнением кадров приведена на рис. 22.4.1. Каждый кадр, поступающий в процессе передачи от телевизионной камеры, преобразуется в массив восьмиразрядных двоичных чисел, причем первый массив некоторой последовательности кадров запоминается. Для- каждого последующего кадра яркость элементов сравнивается с яркостями соответственных элементов зарегистрированного образца. Если обнаруживается значительное расхождение, то на месте соответствующего элемента образца прежнее значение яркости заменяется новым, поступающим одновременно в буферный накопитель для дальнейшей передачи в канал связи. Необходимо, кроме того, определить, где именно в пределах строки произошло изменение яркости, и передать код соответствующей горизонтальной координаты. Первому элементу каждой строки также присваивается свой код, обеспечивающий счет числа строк. Дальнейшее увеличение эффективности системы может быть достигнуто при переходе от поэлементного кодирования межкадровых разностей к кластерному кодированию, учитывающему их тенденцию к пространственной группировке.

Рис. 22.4.1. Система кодирования изображений с пополнением кадров: а — передатчик; б — приемник.

Одно из главных затруднений при построении систем с пополнением кадров связано с необходимостью буферного накопителя, емкость которого должна быть рассчитана на обработку длинных серий сигналов межкадровой разности, связанных с достаточно продолжительными движениями передаваемых объектов. Это требование может быть в некоторой степени смягчено путем регулирования порога чувствительности к межкадровым разностям в зависимости от степени заполнения буферного накопителя. Если накопитель почти пуст, то чувствительность может быть повышена с тем, чтобы пополнение кадров происходило более интенсивно, и наоборот, если накопитель близок к насыщению, то чувствительность может быть снижена. Объем накопителя можно также уменьшить, пространственно объединяя несколько элементов в один отсчет на подвижных участках изображения. Эксперименты по моделированию системы с пополнением кадров [45] указывают на возможность снижения удельной затраты двоичных цифр до 1 дв. ед./эл.; качество телевизионной передачи при этом оценивается как отличное, за исключением периодов особо большой подвижности изображаемых объектов.