Передача изображений

На экране монитора картинка состоит из пикселей. Благодаря тому, что разрешающая способность зрения не бесконечна, это позволяет сэкономить – передавать ограниченное количество точек и при этом создаётся впечатление непрерывности изображения.

Для передачи ч/б подвижного изображения нужна полоса 7 МГц, цветное – 8.5-10 МГц.

Для телеконференций, уменьшая логическую избыточность, – 65 кГц.

Когда осуществляют испытания нового летательного аппарата (ЛА), крайне важно узнать реакции ЛА на различные возмущения, потому что на своём пути он встречает различные препятствия (различная плотность атмосферы).

Для исследования этих процессов ставят т.н. телеметрическую систему, с помощью которой изучают реакцию ЛА на различные вариации ударных возмущений.

ЛА как и любая физическая система – система инерционная.

Рис.9

Будут фронт нарастания и фронт спада. Для того чтобы передать сигнал-реакцию на пункт наблюдения потребуется много точек, т.е. требуется огромная пропускная способность телеметрической телекоммуникационной системы, что крайне нежелательно. Исходят из следующей логики: поскольку ЛА является системой инерционной, то форма импульса реакции с хорошей степенью точности аппроксимируется экспонентами. Т.о. имеем: нужно знать момент начала t₁, коэффициент характеристики α₁ характеризует экспоненту нарастания или переднего фронта импульса, нужно знать момент начала спада t₂, уровень в момент начала спада S_р(t₂) и коэффициент спадающей экспоненты α₂, т.е. необходимо передать только пять параметров.

t₁ получается с помощью порогового устройства,

t₂ – происходит изменение знака производной (нарастающего – положительная, спадающего – отрицательная).

Коэффициенты измеряются до передачи.

Уменьшение статистической избыточности в процессе кодирования источника.

Причины статистической избыточности:

1. из-за инерционности источника значения первичного сигнала статистически зависимы друг от друга,

2. в силу природы источника значения первичного сигнала не равновероятны.

На выходе кодера источника (КИ) желательно получить последовательность символов цифрового алфавита, которые представляют первичный сигнал с необходимой точностью и вместе с тем являются статистически независимыми и равновероятными.

Поэтому в процессе кодирования источника для устранения/уменьшения статистической избыточности желательно осуществить два процесса:

1. Процесс разрушения/уменьшения статистических зависимостей между символами

2. Процесс "выравнивания вероятностей символов"

Обычно процедуру уменьшения статистичеких зависимостей между символами объединяют с временной дискретизацией первичного сигнала. Наиболее распространёнными методами являются методы экстраполяции (предсказания) и интерполяции.

Общая идея состоит в следующем:

Если есть первичный сигнал и какие-то значения этого сигнала уже переданы, и сохранены в памяти декодера источника (ДКИ), то в силу того что между значениями первичного сигнала имеются статистические зависимости, т.е. каждое значение содержит долю сведений обо всех остальных, то, используя эту долю сведений и накопив её, по переданным значения можно предсказать последующие значения. Такое предсказание будет не точным, оно будет отличаться от истинного значения первичного сигнала, но если это различие не велико и удовлетворяет потребителя, то следующие значения первичного сигнала не имеет смысла передавать пока эта ситуация сохраняется.

Рис.10

Различие между предсказанным и истинным – ошибка экстраполяции x_эζi. Если эта ошибка не превышает допустимое значение – апертуру экстраполяции Δ_эζi, то передавать следующие значения не имеет смысла.

Там где ошибка достигает значения апертуры Δ_эζi – в этой точке необходимо передать следующее значение первичного сигнала.

Эта логика может быть использована для временной дискретизации первичного сигнала: каждое последующее дискретное значение выбирается только в тот момент, когда ошибка экстраполяции достигает уровня апертуры, пока она меньше уровня апертуры значение не передаётся.

Вопрос в том, как сформировать на основе переданных значений предсказанные значения?

Для этих целей используются алгоритмы полиномиального предсказания.

Эти алгоритмы используют представление непрерывной функции в виде полиномиального ряда в окрестностях некоторой точки.

Последнее переданное значение t4. После этого идёт некоторое текущее время t₄+θ.

θ – интервал времени между последней точкой и дальнейшим кодом.

Предсказание (приближённое значение функции в окрестностях точки t₄) ζ_i(t₄+θ) может быть представлено:

(2)

Это предсказание значения функции в точке θ.

Можно решить, что необходимо передавать значения производных, но в устройство экстраполяции, используемое для уменьшения статистических зависимостей, значения производных не передаются. Значения производных определяют приближённо на основе уже переданных значений первичного сигнала, используя т.н. конечные разности:

(3)