22.5.4. АДАПТИВНЫЕ КОДЕРЫ С ПРЕДСКАЗАНИЕМКак было отмечено выше, применение дельта-модуляции для кодирования изображений связано с поиском компромисса между искажениями двух типов: зернистостью и перегрузкой на склонах видеосигнала. Оба этих эффекта могут быть в определенной степени ослаблены путем адаптации шкалы квантования к характеристикам изображения в процессе кодирования. В случае быстрых изменений яркости вдоль строки развертки выгодно увеличить шаг квантования — это ослабит перегрузку на склонах. Если же яркость изменяется очень медленно, шаг квантования выгодно уменьшить для устранения зернистости. Такой подход лежит в основе ряда адаптивных систем кодирования с дельта-модуляцией и с ДИКМ [65-74]. Алгоритм квантования для кодирования с дельта-модуляцией, предложенный Винклером [65, 66], предусматривает удвоение шага квантования в том случае, когда зарегистрированы три дельта-сигнала одной полярности, следующие подряд, и снижение шага вдвое всякий раз, когда дельта-сигналы меняют знак. Теоретическое исследование этой процедуры привело Джайэнта [75] к заключению, что увеличение шага квантования следует производить в отношении Другой подход к адаптивному кодированию с предсказанием заключается в двухрежимном кодировании. Кодер такой системы работает либо в режиме ДИКМ, либо в режиме дельта-модуляции. Если на протяжении нескольких отсчетов яркость изображения меняется достаточно плавно, то кодирование ведется в режиме дельта-модуляции; резкие изменения яркости вызывают переключение кодера в режим трехразрядной ДИКМ до тех пор, пока видеосигнал опять не примет более спокойный характер. Достаточно простой алгоритм переключения режимов состоит в том, чтобы переходить от дельта-модуляции к ДИКМ после трех идентичных дельта-сигналов, следующих подряд. Таблица 22.5.1. Логическая схема образования кодовых комбинаций в двухрежимной системе с избыточной дискретизацией
Сигнал для обратного переключения от ДИКМ к дельта-модуляции возникает в том случае, когда кодер работает в сущности вхолостую, используя свою 8-уровневую шкалу квантования лишь для переходов между уровнями Рис. 22.5.11. Примеры адаптивного кодирования изображений посредством линейного предсказания: а — двухрежимное кодирование с затратой 2 дв. ед./эл.: б — двухрежимное кодирование с избыточной дискретизацией с затратой 2 дв. ед./эл. Как показали эксперименты по изучению работы двухрежимного кодера в реальной телевизионной системе, такое же субъективное качество передачи, что и в трехразрядной системе ДИКМ, удается обеспечить при затрате в среднем около 2,0 дв. ед./эл. Метод имеет и недостатки, связанные с усложнением процессов кодирования и декодирования, а также с повышением по сравнению с системой ИКМ чувствительности к шумам канала связи. Кроме того, переменная длина кодовых слов ведет к необходимости буферного накопления данных. На рис. 22.5.11 приведены фотоснимки, полученные путем цифрового моделирования системы двухрежимного кодирования в простом ее выполнении и с избыточной дискретизацией. По субъективным оценкам, двухрежимное кодирование дает значительно лучший результат, чем адаптивное кодирование с дельта-модуляцией, однако удваивает расход двоичных цифр. Простые системы двухрежимного кодирования не освобождают в полной мере от искажений типа перегрузки вблизи контуров изображения. Заметность таких искажений в двухрежимных системах с избыточной дискретизацией оказывается значительно меньшей.
|