www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Сигналы и спектры 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 [ 291 ] 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

Порядок изображений на входе кодера

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 /о 5i Вг Pi Вз В, Рг В, Вь hx Bi Bj Fi Порядок закодированных изображений на выходе кодера и входе декодера 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 /о Л Bi Вг 2 Вз В, / 1 Bs Вб Л Bi Bj Порядок изображений на выходе декодера

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 /о Bi Вг Fl Вз В4 F2 В5 Вб / +1 Bi В2 Р\

На рис. 13.47 представлена блок-схема кодера MPEG. Отметим, что его структура представляет собой стандартную модель предсказания-коррекции. Отметим интересное соотношение между воспринимаемой глазом мерой качества изображения и мерой его активности. С одной стороны, когда образ содержит значительное движение, глаз воспринимает образы более низкого качества. С другой стороны, когда образ содержит мало движения, глаз чувствителен к помехам изображения. В кодере отсутствие движения влияет на активность кодирования и приводит к тому, что данные доставляются на выход буфера с более низкой скоростью. Буфер считает это индикатором стационарности образов и контролирует образ, допуская квантование ДКП более высокого качества. Скорость на выходе буфера фиксируется согласно требованиям линий связи. Для отображения средней входной скорости в фиксированную выходную применяется текущий контроль. Текущий контроль регистрирует низкую активность кодера, замечая, что его буфер опустошается быстрее, чем наполняется. Простой индикатор разности между входной и выходной скоростями - это расположение выходного адресного указателя. Если указатель движется по направлению к началу памяти буфера, указателю опустошения памяти, система увеличивает входную скорость, выбирая таблицу квантования, которая дает большее число бит на ДКП. Аналогично, если указатель движется по направлению к концу памяти буфера, указателю переполнения, система увеличивает выходную скорость, выбирая таблицу квантования, которая дает меньшее число бит на ДКП. Этот процесс согласовывает качество изображения с порогом качества, воспринимаемым глазом, сохраняя при этом среднюю выходную скорость канала.

13.9. Резюме

в этой главе представлены некоторые основные моменты кодирования источника. Здесь показано, что кодирование источника может быть применено к цифровым данным и к сигналам. Цифровые данные могут быть точно восстановлены путем сокращенного описания данных источника, если источник демонстрирует корреляцию между элементами алфавита или элементы не являются равновероятными. Вообще говоря, сигналы, представленные в цифровой форме, искажены. Это искажение может быть сделано произвольно малым посредством соответствующего увеличения скорости передачи битов, требуемой для описания источника. Кодирование источника может быть также применено к источникам для получения описания с меньшей скоростью передачи данных, если для источника характерен большой радиус корреляции или возможные амплитуды не являются равновероятными.



Контроль частоты

Исходные рисунки

Оценка

- -( + )- -

движения

Векторы движения

Обратное ДКП

Обратное квантование

Предсказание

Восстановленное изображение и предсказание изображения

Данные

Рис. 13.47. Блок-схема кодера MPEG с встроенным декодером

Преимущество системы кодирования источника состоит в сокращении необходимой полосы частот системы и/или энергии на бит, требуемых для получения описания источника. Это преимущество имеется и при определении компромиссов с еще один ресурсом системы - сложность вычисления и память. За счет этих ресурсов, стоимость которых в последние десятилетия продолжает падать, кодирование источника обещает получить постоянно возрастающую роль в системах связи и запоминания. Заинтересованный читатель может ознакомиться с работами [8, 17, 24-26], в которых кодирование источника рассмотрено весьма подробно.

Литература

1. Papoulis А. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes McGraw-Hill Book Company, New York, 1965.

2. Harri F. J. Windows, Harmonic Analysis, and the Discrete Fourier Transform. Proc. IEEE, vol. 67, January, 1979.

3. Martin G. Gyroscopes May Cease Spinning. IEEE Spectrum, vol. 23, n. 2, February, 1986, pp. 48-53.

4. Vanderkooy J. and Lipshitz S. T. Resolution beyond the Least Significant Bit with Dither J. Audio Eng. Soc, n. 3, March, 1984, pp. 106-112.

5. Blesser B. A. Digitization of Audio: A Comprehensive Examination of Theory, Implementation, and Current Practice. J. Audio Eng. Soc, vol. 26, n. 10, October, 1978, pp.739-771.

6. Sluyter R. J. Digitization of Speech. Phillips Tech. Rev., vol. 41, n. 7-8, 1983-84, pp. 201-221.

7. Bell Telephone Laboratories Staff. Transmission Systems for Communications. Western Electric Co. Technical Publications, Winston-Salem, N. C, 1971.

8. Jayant N. S. and Noil P. Digital Coding of Waveforms/ Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1984.

9. Marcel J. D. and Gray A. H. Jr. Linear Prediction of Speech Springer-Verlag, New York, 1976.

10. Deller J., Proakis J. and Hansen J. Discrete-Time Processing of Speech Signals. Macmillan, New York, 1993.

11. Candy J. and Temes G. Oversampling Delta-Sigma Data Converters. IEEE Press, 1991.



12. Dick С. and Harris F. FPGA Signal Processing Sigma-Delta Modulation IEEE Signal Proc. Mag., Vol. 17., n. 1, January, 2000, pp. 20-35.

13. Cummisky P., Jayant N. and Flanagan J. Adaptive Quantization in Differential PCM Coding of Speech/ Bell Syst. Tec J., Vol. 52, 1973, pp. 115-119.

14. Gersho A. Asymptotically Optimal Block Quantization. IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 1T25, n. 4, July, 1979, pp. 373-380.

15. Gersho A. On the Structure of Vector Quantizers. IEEE Trans. Inf Theory, vol. IT28, n. 2, March, 1982, pp. 157-166.

16. Abut H. Vector Quantization. IEEE Press, 1990.

17. JefFress L. Mascing, in J. Tobias, ed.. Foundations of Modem Auditory Theory. Academic Press, Inc., New York, 1970.

18. Lynch T. J. Data Compression Techniques and Applications. Lifetime Learning PubUcations, New York, 1985.

19. Schafer R. W. and Rabiner L. R. Design of Digital Filter Banks for Speech Analysis. Bell Syst. Tech. J., vol. 50, n. 10, December, 1971, pp. 3097-3115.

20. Huffman D. A. A Method for the Construction of Minimum Redudancy Codes. Proc. IRE, vol. 40, September, 1952, pp. 1098-1101.

21. Hamming R. W. Coding and Information Theory. Prentice-Hall, Inc., Englewood CUffs, N.J., 1980.

22. Hunter R. and Robinson A. International Digital Facsimile Coding Standard. Proc. IEEE, Vol. 68, n. 7, July, 1980, pp. 854-867.

23. McConnel K., Bodson D. and Urban S. FAX: Facsimile Technohgy and Systems. Artech House, 1999.

24. Cox R. Three New Speech Coders From the ITU Cover a Range of Applications. IEEE Comm. Mag., Vol. 35, n. 9, September, 1997, pp. 40-47.

25. Noll P. Wideband Speech and Audio Coding IEEE Comm. Mag., Vol. 31, n. 11, November, 1993, pp. 34-44.

26. Solari S. Digital Video and Audio Compression. McGraw-Hill, New York, 1997.

27. Rzeszewski T. Digital Video: Concepts and Applications Across Industries. IEEE Press, 1995.

28. Ebrahimi Т., Santa Cniz. D., Christopoulos C, Askelof J., Larsson M. JPEG 2000 Still Image Coding Versus Other Standards. SPIE International Symposium, 30 July-4 August 2000, Special Session on JPEG2000, San Diego, CA.

Задачи

13.1. Дискретный источник генерирует три независимых символа А, В и С с вероятностями 0,9, 0,08 и 0,02. Определите энтропию источника.

13.2. Дискретный источник генерирует два независимых символа А и В с следующими условными вероятностями:

Р(А\А) = 0,8 Р(ВА) = 0,2 Р(А\В)= 0,6 Р(В\В) = ОА

а) Определите вероятности символов А и В.

б) Определите энтропию источника.

в) Определите энтропию источника, если символы независимы и имеют те же вероятности.

13.3. 16-битовый аналого-цифровой преобразователь работает с входным диапазоном в plusmn;5,0 В.

а) Определите размер квантили.

б) Определите среднеквадратическое напряжение шума квантования.

в) Определите среднее SNR (вследствие квантования) для полномасштабного входного синусоидального сигнала.

г) Считайте, что расстояние в 100 миль, пройденное автомобилем, измеряется с той же точностью, что и в 16-битовом преобразователе. Чему равна среднеквадратическая ошибка в футах?

13.4. 10-битовый АЦП работает с входным диапазоном в plusmn;5,0 В.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 [ 291 ] 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358