Группы изображений

В системах видеокомпрессии используются три вида изображений I, P и В типа (рисунок 12.1).

Рис. 12.1 Виды компрессированных изображений

Изображения типа I кодируются внутрикадрово (опорные). Изображения типа Р кодируются на основе предыдущих изображений типа I или Р. Используется межкадровое кодирование, поэтому они по объему информации в 3 раза меньше, чем I изображения. Изображения типа В двунаправленные, кодируются на основе предыдущих и последующих изображений I или Р типа и поэтому их объем в 1, 5 раза меньше, чем у Р-изображений.

Изображения различных типов объединяются в группы изображений. Любая группа начинается с изображения I типа и описывается двумя числами N и M. N показывает количество изображений в группе, М – интервал между соседними изображениями типа Р. На рисунке 11.10 показана типичная группа изображений, описываемая числами (12, 3). Здесь изображение I₀ – опорное, изображение Р₃ кодируется на основе I₀, изображения Р₆ и Р₉ на основе предыдущих Р изображений Р₃ и Р₆ соответственно. Изображения В₁ и В₂ - на основе предыдущего I₀ и последующего Р₃, изображения В₄ и В₅, В₇ и В₈ - на основе предыдущих и последующих изображений Р-типа, Р₃ и Р₆, Р₆ и Р₉ соответственно, а изображения В₁₀ и В₁₁ на основе предыдущего Р₉ и последующего I₀, входящего в состав другой группы изображений.

Рис. 12.2 Открытая группа изображений (12, 3)

Ясно, что чем больше группа изображений и чем больше в ней изображений типа В, тем большего уменьшения скорости данных можно достигнуть. Но здесь есть и ряд недостатков. Представим, что в кадре I₀ произошла ошибка. Эта ошибка будет присутствовать во всех изображениях группы, т.к. они все предсказаны на его основе (по стрелочкам можно дойти до любого изображения в группе). В нашем примере не один, а 12 кадров будут поражены (12*0, 04=0, 48с телевизионного изображения). И с увеличением группы изображений это время будет расти. Большое количество изображений В-типа приведет к необходимости наличия в декодере огромных массивов памяти, ведь для декодирования В изображений необходимо наличие в декодере последующего изображения Р или I типа. Поэтому при передаче меняется порядок следования изображений. Они передаются в порядке декодирования (рисунок 12.3).

Рис. 12.3 Порядок передачи изображений в группе

Группы изображений бывают открытые и закрытые. Открытые группы изображений (рисунок 11.10) заканчиваются на В-изображениях и связаны между собой. Нет возможности монтажа без декодирования сигнала. А перекодирование сигнала приведет к появлению дополнительных искажений, если вторичное кодирование не произведено по тем же параметрам, что и первичное. Широко используются закрытые группы изображений (рисунок 12.4).

Рис. 12.4 Закрытая группа изображений 10, 3

Как видно из рисунка 11.12, закрытые группы заканчиваются на Р - изображениях, и они не связаны между собой. После Р₉ можно поставить любую другую группу изображений (произвести монтажный переход).

На рисунке 12.5 показаны примеры групп изображений стандарта MJPEG (формат DV) и MPEG-2 в соответствии с профилем 422 (формат записи Betacam-SX). Ясно, что по объему информации (скорости данных) при прочих равных условиях, стандарт MPEG предпочтительней. Но здесь возникают проблемы при осуществлении монтажных переходов. Последнее изображение типа В, оставшееся от предыдущего сюжета, необходимо перекодировать в однонаправленное. Это ведет к усложнению аппаратуры.

Рис. 12.5 Группы изображений в стандартах M JPEG и MPEG – 2