23.1.2. ИНТЕРПОЛЯЦИЯ НА ПРИЕМНОЙ СТОРОНЕ

Полосу частот телевизионного сигнала можно сократить вдвое, если для каждого кадра передавать только нечетные строки развертки, искусственно восполняя четные строки на приемной стороне с помощью интерполяции. Можно поступить несколько иначе и передавать лишь каждый второй элемент изображения в шахматном порядке, а при восстановлении изображения применить двумерную интерполяцию. Такая система обработки телевизионных сигналов с интерполяцией на приемной стороне была разработана Габором и Хиллом [9]. Уменьшая частоту пространственной дискретизации и применяя интерполяцию в приемнике, можно получить значительное сокращение полосы частот [10]. Разреженную систему отсчетов можно сформировать просто отбрасывая определенную часть элементов изображения, например передавая только левый верхний элемент в каждой группе из 4х4 элементов. Однако если первоначальная дискретизация изображения соответствует частоте Найквиста или более низкой частоте, такая процедура приводит к искажениям за счет наложения побочных спектров. Поэтому лучше с помощью аналоговой или цифровой обработки изображения предварительно ограничить полосу частот, а затем уже взять соответственно сниженную частоту дискретизации. Если это частота Найквиста (по отношению к полосе частот примененного фильтра), то интерполяция с применением двумерных sine-функций или бесселевых функций (см. разд. 4.1) даст хороший результат. Тем не менее, как уже неоднократно отмечалось, эти методы интерполяции достаточно сложны для технических приложений. Более практичной альтернативой могут служить интерполяция нулевого порядка, сплайн- интерполяция и билинейная интерполяция (см. разд. 4.3).

Рис. 23.1.3. Примеры кодирования изображений с интерполяцией на приемной стороне; сокращение цифрового потока в отношении 16:1.

а — оригинал, составленный из 256х256 элементов. Вычеркивание 15 элементов в каждой группе из 4х4 элементов: б — интерполяция нулевого порядка; в — билинейная интерполяция. Усреднение уровней в каждой группе из 4х4 элементов: г — интерполяция нулевого порядка; д — билинейная интерполяция.

На рис. 21.1.3 показаны примеры кодирования изображений с интерполяцией на приемной стороне, полученные посредством цифрового моделирования. На рис. 23.1.3, б, в даны результаты следующей процедуры: массив из 256x256 элементов, составлявших исходное изображение, сокращен до 64x64 элементов простым вычеркиванием 15 элементов в каждой группе размером 4x4, а для восстановления изображения применены интерполяция нулевого порядка и билинейная интерполяция. Для изображений, показанных на рис. 23.1.3, г, д, отсчеты в сокращенном массиве из 64x64 элементов были получены усреднением уровней элементов первоначального массива в пределах групп размером 4x4. Как видно, метод усреднения отсчетов в значительной мере подавляет искажения за счет наложения спектров, сопровождающие процедуру вычеркивания элементов.