Трэт кафедраси доцентлари: Х. С. Соатов, Б. Н

3.4. Кодланувчи кадрлар

MPEG-2 стандартида кодланувчи базавий объект ҳисобланади ТВ тасвир кадри. Ўз-ўзидан маълумки, турли ҳаракатлар ва турли сюжетлар аралашган ТВ сигналларда оддий башоратлаш усули орқали юқори самарадорликка эришиб бўлмайди. Шу сабабли MPEG-2 тизимида башоратлашнинг 3 усулидан фойдаланилади: ҳаракат компенсацияли ички кодлаш, кадрлараро башоратлаш ва ҳаракат компенсацияли кадрлараро икки томонлама башоратлаш.

MPEG-2 стандартидаги видеомаълумот формати уч турдаги кадрларни (I, P, B) ўз ичига олади.
I - кадрлар (Intraframes) ички кадрли башоратлаш қўллаш орқали қайта ишланади. Улар бошқа кадрлардан мустақил равишда ўзининг шахсий маълумотларидан фойдаланган ҳолда кодланади, яъни сиқилган маълумотлага тасодифий рухсат бериш тамоили орқали. Улар тасвир элементлар блокларининг кодли қайта ишланган ҳолатиларидан фойдаланиб, юқори даражали сиқиш имконини беради. Бу видеомаълумотларни сиқишнинг биринчи босқичи ҳисобланади. I-кадрлар асосида ТВ тасвирларни қайта тиклашда улар нисбатан камроқ дегродацияланади ҳамда алоқа канали бўйлаб видеомаълумотларни узатиш ва кодлаш хатолигига боғлиқдир. I-кадрлар P ва B кадрлар учун таянч кадрлар ҳисобланади.
Р-кадрлар (Predicted Frames) ҳаракатни компенсацияловчи башорат кадрларидир. Кодлаш энг яқин бўлган I ёки P-кадрларни ҳисобга олган ҳолда амалга оширилади. Ушбу усул олдиндан башоратлаш усули бўлиб, у ўзида фақатгина олдинги кадр орасидаги фарқни сақлаб қолувчи “фарқ” сиқиш схемасидан фойдаланилади. P ва I кадрларни солиштирадиган бўлсак, P-кадрларда маълумотларни сиқиш мумкин бўлган даражаси I-кадрларга нисбатан уч марта юқори эканлигини кўриш мумкин.
Р-кадрларда видеомаълумотларни қайта ишлаш макроблокларга бўлиб бажарилади. Макроблоклар 16*16 (ҳисоблар*сатрлар) ўлчамга эга квадрат матрицалардир. Бундай турдаги макроблок токи блокда янги объект пайдо бўлмагунига қадар ҳаракатни компенсациялаш ва олдиндан башоратлаш алгоритмлари билан қайта ишланади. Ушбу нуқтадан бошлаб кодлаш жараёни I-кадрлардан фойдаланувчи алгоритмларга, яъни ичкикадрли башоратлашга ўтади. Р-кадрлар кейинги келадиган P ёки B-кадрлар учун таянч ҳисобланади. Тахкидлаш жоизки, P- таянч кадрларни декодерлаш орқали бирламчи тасвирни қайта тиклашда юқори аниқлик талаб қилинади. Энг асосийси, таянч кадрлардаги хатолик бутун кадрларга таъсир қилади.
B-кадрлар (Bi-Directional Frames) ҳаракат компенсациясига эга икки томонлама башоратлаш кадрларидир. B-кадрларни шакллантиришда Р-кадрлардаги каби “фарқ” сиқиш схемаси қўлланилади, фақат “таянч” кадрлар сифатида иккала қўшни: олдинги ва кейинги кадрлардан фойдаланилади. Ушбу усул икки томонлама башоратлаш усули дейилади.
B-кадрлар кодлаш алгоритмлари ТВ тасвир хусусиятларига боғлиқ. Кодлашнинг тўрт усули кўзда тутилган. Биринчи усулда энг яқин турувчи олдинги I ёки Р-таянч кадрлар бўйича ҳаракат компенсацияси ва олдиндан башоратлаш қўлланилса, бошқа усулда - энг яқин турувчи кейинги I ёки Р-кадрлар бўйича ҳаракат компенсацияси ва тескари башоратлаш амалга оширилади. Кодланаётган B-кадрда янги объектлар пайдо бўлган ҳолларда тескари башоратлашдан фойдаланилади. Учинчи алгоритм – ҳаракат компенсацияси ва икки томонлама башоратлаш бўлиб, таянч кадрлар сифатида олдинги ва кейинги I ёки Р-кадрлар ҳисобланади. Тўртинчи усул бу – ҳаракат компенсациясисиз ички кадрли башоратлаш ҳисобланади. Бундай кодлаш тизими узатилаётган сюжетларда тезкор алмашишлар, шунингдек, ТВ объектларнинг тезкор ҳаракати пайтида зарурдир. Видеомаълумотларни янада чуқурроқ сиқиш B-кадрлар билан боғлиқ. Сиқишнинг юқори даражаси бирламчи ТВ тасвирни қайта тиклаш аниқлигини пасайтиради. B-кадрлардан таянч сифатида фойдаланилмайди Уларни декодерлашда пайдо бўладиган хатоликлар бошқа кадрларга тарқалмайди.
Кўриниб турибдики, кодлаш аниқлиги I-кадрлар учун максимал, Р-кадрлар учун ўртача, B-кадрлар учун минимал бўлиши лозим.
MPEG-2 стандартида ТВ кадрларни ёзиш кетма-кетлиги кодлаш ва декодерлаш кетма-кетлиги билан мос келмайди. Жорий B-кадрни декодерлаш учун кейинги кадрни қайта ишлаш зарурдир, шунинг учун декодерлаш қурилмасида навбатдаги кадр хақидаги маълумотларни сақлаш учун қўшимча буфер хотира блоки талаб этилади. Декодерлаш қурилмаси кўриб чиқилган мураккаблиги намойиш қилинаётган тасвир субъектив сифатини B-кадрларни 20% га яхшилаш ҳисобига компенсацияланади.

3.5. Ҳаракат компенсацияси

Ҳаракатдаги объект тасвирларини узатишдаги башорат аниқлигини унинг вектор ҳаракатини баҳолаш ва ушбу ҳаракатни компенсациялаш ҳисобига ошириш мумкин. Бу эса ўз навбатида башорат хатоликларини камайтиради.

MPEG-2 стандартида макроблокларга асосланган ҳаракат компенсацияси усули қўлланилади. Ёритилганлик сигналининг фақат актив сатрларини ўзида мужассамлаштирадиган иккита қўшилган кадрлар, макроблоклар ва янада каттароқ бўлган қидирув зоналарига бўлинади. Макроблок ўлчамлари ТВ тасвир кадри дискретизацияси структурасига мослаштирилган бўлиши лозим. MPEG-2 стандартида блок – бу вертикал 16 та сатр ва горизонтал 16 та ҳисобларга эга ўлчамли квадрат матрицадир. Қидирув зонаси шундай танланиши керакки, биринчи кадрдаги тезкор ҳаракатли тасвир макроблоки иккинчи кадр қидирув зонасидан чиқиб кетмаслиги зарур. Қидирув зоналари ўлчами реал вақт масштабида бажарилиши лозим бўлган ҳисоблар хажми билан чегараланади. Шунингдек ушбу кадрлар ўлчами қабул қилинган ТВ кадр дискретизация структурасига мослаштирилиши лозим. Улар одатда алоҳида макроблок ўлчамларидан тўрт марта катта бўлади. Бошқача қилиб айтганда, қидирув зоналари ўлчами 64*64. Шундай қилиб, ТВ кадрларда вертикал йўналишда 576/64 = 9 та зона, горизонтал йўналишда 704/64 = 11 та зона ҳосил қилинади.