Еще один подход выделение похожих элементов изображения, для которых

---

24 
Еще один подход – выделение похожих элементов изображения, для которых 
может быть построено общее математическое описание (подобно векторному 
представлению). Такой подход называется фрактальным. 
Зрение более критично к искажениям яркости, нежели цвета. Исходя из 
этого выполняют разделение цветовых и яркостной составляющих. Этот эф-
фект применяют, в частности в телевидении, где для передачи яркостной со-
ставляющей используют более широкую полосу частот. Стандарт сжатия 
JPEG предусматривает более значительное огрубление цветовых составляю-
щих изображения по сравнению с яркостной. 
Зрение не воспринимает слишком быстрое изменение изображения. По-
этому при восприятии видеоряда можно выделять «опорные» кадры, обеспечи-
вающие четкость картинки, и «промежуточные», необходимые для создания эф-
фекта непрерывности. Такой подход применяют при сжатии видео, где опорные 
кадры кодируются с достаточно высоким качеством, а промежуточные сжима-
ются гораздо сильнее. Это предусмотрено в частности в стандарте MPEG. 
Далее детально будут рассмотрены основные методы сжатия с потерями 
плоских изображений. 
2. 1. Спектральные методы обработки сигналов 
В настоящее время наиболлее распространены три стандарта хранения ви-
деоданных: MPEG-1, MPEG-2 и MPEG-4 [23]–[25]. В рамках первых двух фор-
матов существуют также форматы хранения звуковой информации – Layer-1, 
Layer-2 и Layer-3. Эти три звуковых формата определены для 
MPEG-1 и с незначительными расширениями используются в MPEG-2. Все три 
формата похожи друг на друга, но используют различные уровни компромисса 
между сжатием и сложностью. Уровень Layer-1 – наиболее простой, не требует 
значительных затрат на сжатие, но и дает незначительную степень сжатия. Уро-
вень Layer-3 – наиболее трудоемкий и обеспечивает самое лучшее сжатие. В по-
следнее время этот формат завоевал огромную популярность. Его часто назы-
вают MP3. Такое название связано с расширением звуковых файлов, хранящихся 
в этом формате. 
Идея, на которой основаны все методики сжатия аудио сигнала с поте-
рями, – пренебрежение тонкими деталями звучания оригинала, лежащими вне 
пределов, воспринимаемых человеческим ухом
2
.
2
http://mf.grsu.by/ UchProc/livak/po/comprsite/theory_souvid.html 

---

25 
При кодировании задают требуемый уровень компрессии, а алгоритмы 
сжатия добиваются требуемого значения уровня сжатия за счет потери каче-
ства. Требуемый уровень сжатия обычно указывают в виде значения потока 
данных (bit rate), измеряемого в Кбит/сек. 
Термин «bit rate» обозначает количество битов передаваемой информа-
ции в секунду. На русский язык этот термин переводиться по-разному в раз-
личных источниках. В последнее время часто вместо формального перевода 
употребляют новое для русского языка слово «битрейт». Вариантами перевода 
также являются: «ширина потока данных», «сложность потока битов», «ско-
рость потока», «битовая частота». Иногда для звуковых файлов этот же пара-
метр называют степенью (коэффициентом) сжатия файла. Например, говорят, 
что файл сжат до 128 Кбит/с. Дело в том, что величина битрейта напрямую 
связана с физическим размером файла в расчете на одну секунду. 
Все форматы сжатия семейства MPEG используют высокую избыточ-
ность информации в изображениях, разделенных малым интервалом времени. 
Между двумя соседними кадрами обычно изменяется только малая часть 
сцены – например, происходит плавное смещение небольшого объекта на 
фоне фиксированного заднего плана. В этом случае полная информация о 
сцене сохраняется выборочно, только для опорных изображений. Для осталь-
ных кадров достаточно передавать разностную информацию: о положении 
объекта, направлении и величине его смещения, о новых элементах фона, от-
крывающихся за объектом по мере его движения, причем эти разности можно 
формировать не только по сравнению с предыдущими изображениями, но и с 
последующими, поскольку именно в них по мере движения объекта открыва-
ется ранее скрытая часть фона. 
Форматы сжатия семейства MPEG сокращают объем информации: 
• устраняя временную избыточность видео (учитывается только разност-
ная информация); 
• устраняя пространственную избыточность изображений подавлением 
мелких деталей сцены; 
• устраняя часть информации о цветности; 
• повышая информационную плотность результирующего цифрового по-
тока выбором оптимального математического кода для его описания. 
Форматы сжатия MPEG воздействуют только на опорные кадры – I-кадры 
(Intra frame – внутренний кадр). В промежутки между ними включаются кадры, 
содержащие только изменения между двумя соседними I-кадрами – P-кадры 
(Predicted frame – прогнозируемый кадр). Чтобы сократить потери информации 

---

26 
между I-кадром и P-кадром, вводятся так называемые B-кадры (Bidirectional 
frame – двунаправленный кадр). В них содержится информация, которая бе-
рется из предшествующего и последующего кадров. При кодировании в форма-
тах сжатия MPEG формируется цепочка кадров разных типов. Типичная их по-
следовательность выглядит как I B B P B B I B B P B B I B B ... 
Последовательность кадров в соответствии с их номерами будет воспро-
изводиться в порядке: 1 4 2 3 7 6 5 ...