В случае MPEG video сжатие достигается за счет четырех факторов

1. Использование  составляющих YUV вместо обычных  RGB (красный, зеленый, синий).

Вместо элементарных цветов кодируется яркость (luminance, Y) и цветность (chrominance, U & V), причем цветность «прорежена» по вертикали и горизонтали в два раза по сравнению с яркостью (децимация). При этом вместо сильно коррелированных сигналов RGB получаются практически некоррелированные YUV, и за счет децимации достигается двукратное сжатие.

2.Дискретно-косинусное преобразование с последующим квантованием.

При этом квадраты пикселей (8х8) подвергаются двухмерному дискретно-косинусному преобразованию (DCT), которое родственно преобразованию Фурье, различие заключается в наборе базисных функций (в преобразовании Фурье это синусы и косинусы, в ОСТ — косинусы). Это преобразование переводит пространствен­ное представление сигнала в частотное. Результат преобразования подвергается квантованию, т. е. огрублению точности, при этом коэффициент квантования для более высоких пространственных частот выбирается более высоким, чем для низких, с учетом особенностей восприятия. При этом высокие пространственные частоты передаются с меньшей точностью, чем низкие частоты. При квантовании многие пространственные частоты не кодируются и не передаются.

3. Устранение временной избыточности с компенсацией движения.

Это означает, что для ликвидации избыточности, заключающейся в большой корреляции между соседними кадрами, передается разность между ними. Кадры видеопотока разбиваются на несколь­ко типов — Intro. (I), которые кодируются полностью, Predicted (Р), для которых кодируется различие с предыдущим I - или P-кадром, и Bidirectional (В), для которых в качестве опорных (reference) используются I - и/или P-кадры, между которыми он находится. Обычно I-кадры следуют 1 или 2 раза в секунду, и между двумя опорными кадрами лежит 2—4 В-кадра. Типичная последовательность кадров имеет вид: IBBPBBPBBPBBIBBP. В общем случае вил последователь­ности выбирается кодеком (кодирующее устройство или программа) и может зависеть или нет от содержания кадров. Поскольку изображение на соседних кадрах обычно сдвинуто, применяется компенсация движения, т. е. кодируется отклонение («разность») от некоторого сдвинутого опорного изображения. Кодирование выполняется макроблоками (16х16 яркость, 8x8 цветность), для каждого мак­роблока определяется свой вектор движения.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

4. Квазиоптимальное кодирование.

Коэффициенты, полученные после DCT, векторы движения и все остальное, кодируются кодами переменной длины. Это кодирование называют квазиоптимальным, поскольку кодовая таблица не строится заново для каждого конкретного случая, а выбрана при разработке стандарта на основе анализа типичных видеопоследовательностей.

MPEG-1 проектировался из расчета на поток 1,5 Мбит/с при 30 кадрах размером 352 х 240 в секунду, хотя он не ограничен этим и допускает существенно больший поток при произвольном размере кадра.

MPEG-2 проектировался с  учетом опыта использования}-1 и ориентируется на вешание, так как содержит средства для маскирования ошибок.

В случае MPEG audio исходный сигнал подвергается многоканальной фильтрации. Далее амплитуды сигналов в каждой полосе сравниваются для нахождения полос, подлежащих кодированию с эффекта маскирования слабого сигнала сильным. Далее амплитуда сигнала в полосе квантуется и кодируется. При записи на Video CD скорость потока звука составляет 32 Кбайт/с.

Раздел 2  Архитектура и принципы рабо­ты основных логических блоков вычислительных систем (ВС)

Тема 2.1 Логические основы ЭВМ, элемен­ты и узлы

Тема 2.1.1  Логические основы ЭВМ.

План:

1 Логические операции и базовые элементы компьютера

2 Вентили

3 Свойства операций

1 Логические операции и базовые элементы компьютера

Начало исследованиям в области формальной логики было положено работами Аристотеля в IV в. до нашей эры. Однако математические подходы к этим вопросам впервые были указаны Дж. Булем. В честь него алгебру высказывания называют булевой алгеброй, а логические значения — булевыми. Основу математической логики составляет алгебра высказываний. Это освобождает матлогику от неопределенности в толковании логических выражений, показывающих связь между отдельными суждениями и понятиями. Алгебра логики используется при построении основных узлов ЭВМ (дешифратор, сумматор, шифратор). Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого можно утверждать, истинно оно или ложно. Например, выражение «Расстояние от Москвы до Киева больше, чем от Москвы до Тулы» истинно, а выражение «5 < 2» — ложно. Высказывания принято обозначать буквами латинского алфавита: А, В, С, ..., X, У и т. д. Если высказывание С истинно, то пишут С=1 (С=t, true), а если оно ложно, то С= 0 (C=f, false).

В алгебре высказываний над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых подаются новые высказывания. Истинность полученных высказываний зависит от истинности исходных высказываний и использованных для их преобразования логических операций.

Для образования новых высказываний наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».

Логический элемент компьютера — это часть электронной схемы, которая реализует элементарную логическую функцию. Логическими элементами компьютеров являются электронные схемы И, ИЛИ, НЕ, И—НЕ, ИЛИ—НЕ и другие (называемые обыч­но вентилями), а также триггер.

Может быть доказано, что с помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера. Обычно у вентилей бывает от двух до восьми входов и один или два выхода.

На структурных схемах ЭВМ каждый логический элемент имеет свое условное обозначение, которое выражает его логическую функцию, но не указывает на то, какая именно электронная схема в нем реализована. Работу логических элементов описывают с помощью таблиц истинности.

Логические операции. Рассмотрим логические операции и соответствующие им элементы логических схем.

Конъюнкция. Соединение двух (или нескольких) высказываний в одно с помощью союза И (OR) называется операцией логического умножения, или конъюнкцией. Эту операцию принято обозначать знаками «^, &» или знаком умножения «х». Сложное высказывание А&В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания (таб.10)

Таблица 10 - Таблица истинности конъюнкции

А

В

A&B

false

false

false

false

true

false

true

false

false

true

true

true

Логическая схема И реализует конъюнкцию двух или более логических значений. Условное обозначение на структурных диаграммах схемы И с двумя входами представлено на рис. 2, а.

Единица на выходе схемы И будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут единицы. Когда хотя бы на одном входе будет нуль, на выходе также будет нуль. Связь между выходом z этой схемы и входами х и у описывается соотношением: z=х&у (читается как «х И у»). Операция конъюнкции на структурных схемах обозначается знаком «&».

Рисунок 2 - Схемные логические элементы вычислительных машин

Дизъюнкция. Объединение двух (или нескольких), высказываний с помощью союза ИЛИ (OR) называется операцией логического сложения, или дизъюнкцией. Эту операцию обозначают знаками «|, v» или знаком сложения «+». Сложное высказывание A v В но, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний (табл. 11).

Таблица 11- Таблица истинности для логической суммы высказываний

A

В

A v B

A XOR B

false

false

false

false

false

true

true

true

true

false

true

true

true

true

true

false

В последнем столбце табл. 11 размещены результаты модифицированной операции ИЛИ -  ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR). Отличается  от  обычного  ИЛИ  последней  строкой  (рис.2 в, г).

Схема ИЛИ реализует дизъюнкцию двух или более логических значений. Когда хотя бы на одном входе схемы ИЛИ будет единица, на ее выходе также будет единица. Условное обозначение на структурных схемах схемы ИЛИ с двумя входами представлено на рис. 2, д. Знак «1» на схеме — от классического обозначения дизъюнкции как «1» (т. е. значение дизъюнкции равно единице, если сумма значений операндов больше или равна 1). Связь между выходом z этой схемы и входами х и у описывается соотношением: z = х v у (читается как «х ИЛИ y»).

Инверсия. Присоединение частицы НЕ (NOT) к некоторому высказыванию называется операцией отрицания (инверсии) и обозначается (или  А). Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот (табл. 12).

Таблица 12 -  Таблица истинности отрицания

A

false

true

true

false

Схема НЕ (инвертор) реализует операцию отрицания. Связь между входом х этой схемы и выходом z можно записать соотношением z = , где читается как «НЕ х» или «ИНВЕРСИЯ х». Если на входе схемы «0», то на выходе «1», и наоборот. Условное обозначение на структурных схемах инвертора — на рис. 2, в.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10