Удаление временной избыточности

Данный способ основан на том обстоятельстве, что различие между двумя последовательными изображениями очень мало, поскольку, по принципу кинематографа, для обеспечения иллюзии движения на экране два соседних кадра должны незначительно отличаться друг от друга. Таким образом, нет необходимости передавать содержание каждого видеокадра полностью, поскольку большая часть текущего кадра просто повторяет предыдущий кадр. Временное сжатие выполняется на группе изображений GOP (group of pictures), состоящей из 12 кадров (рис. 171). Вначале опр еделяется опорный кадр – I-кадр (intra frame). Он несет в себе полную информацию об изображении. В фильме за одну секунду проходит примерно два опорных кадра. Затем осуществляется построение Р-кадров (predicted – пред­сказываемый). Каждый последующий Р-кадр несет в себе информацию об изменении состояния предыдущего кадра.

Затем восстанавливаются В-кадры (Bidirectional Predicted Frames – двунаправленный предсказываемый кадр, поскольку его содержимое зависит как от предыдущего кадра, так и от последующего), количество которых в GOP наибольшее, но объем данных в них наименьший. Они строятся кодировщиком с учетом информации, содержащейся в предыдущих и последующих I- или Р-кадрах. В отличие от кадров I и Р кадры В нельзя использовать как эталоны. Они также требуют хранения двух кадров в памяти изображения. На рисунке 172 показана типовая последовательность из 12 кадров I, P и В (0–11).

Поток данных MPEG-2 содержит, таким образом, непрерывную последовательность кодированных кадров, состоящих из комбинации предсказываемых кадров и эталонных кадров. Поскольку предсказываемые кадры Р и В обеспечивают более эффективное сжатие данных, желательно, чтобы предсказываемые кадры передавались гораздо чаще.

Компенсация движения используется для того, чтобы корректировать ошибки, которые могут появиться в предсказываемых кадрах. Кодировщик, сравнивая положение объекта в последовательных кадрах, пытается объединить макроблоки, которые перемещаются одновременно. Если он находит такие макроблоки на протяжении нескольких кадров, то они могут быть описаны векторами смещения – это существенно уменьшает количество данных. В связи с тем, что не все изменения можно рассчитать через вектор смещения, остается ошибочная картинка, из которой (наряду с вектором смещения) рассчитываются I- и Р-кадры. Если же кодировщик не находит совпадения, то он считает этот кадр началом новой сцены и маркирует его как I-фрейм и т. д.

В настоящее время осуществляется переход на новые цифровые стандарты аудиовизуальных технологий. Наиболее вероятным кандидатом на роль эфирного ТВ нового поколения считается стандарт DVB-T (табл. 15).

Для передачи телевизионных программ будут использоваться в первую очередь существующие наземные вещательные станции. DVB-T транслируется в метровом диапазоне на каналах с 5-го по 10-й и в дециметровом – на каналах с 21-го по 69-й. Напомним, аналоговое телевидение использовало только первые шестьдесят каналов, но цифровая техника вещания и приема позволяет без проблем освоить девять дополнительных. Стандарт DVB-T позволяет вести одновременные трансляции до 32 программ.

Антенны, которые до сих пор применялись для приема аналоговых сигналов, можно использовать и с цифровым телесигналом. Большая часть аналогового распределительного оборудования и антенных усилителей в состоянии обрабатывать цифровой сигнал.

Таблица 15

Стандарты цифрового телевидения

Цифровое телевидение дает много возможностей передавать, кроме самих программ, разнообразную дополнительную информацию. Наряду с такими технологиями, известными из эпохи аналогового телевидения, как телетекст, VPS (ТВ-сигнал на старт записи видеомагнитофона) и двухязыковой звук, новая цифровая телевизионная техника предлагает, например, электронную программу передач EPG, мультимедийную платформу МНР и объемный звук формата Dolby Digital.

Повсеместное введение DVB-T в европейских странах планируется на 2010–2012 гг. В настоящее время цифровое ТВ транслируется по спутниковым или кабельным каналам.

Большинство современных спутниковых систем телевещания так же, как и проигрыватели DVD-дисков, используют цифровое кодирование сигнала. С помощью таких систем цифровой сигнал на выходе устройства конвертируется в аналоговую форму для отображения на аналоговых телевизорах. При этом качество изображения повышается по сравнению с аналоговыми системами, но оно все еще ограничивается необходимостью преобразования сигнала в аналоговую форму. Сейчас на смену аналоговым телевизорам приходят цифровые телевизионные системы, способные воспроизводить цифровой сигнал.