Информационные характеристики объемного, цветного и стереоцветного изображении

До сих пор мы рассматривали плоское монохромное изображение. Теперь несколько усложним задачу, поставив целью передачу изображения, ограниченного параллелепипедом объемом V . Тогда число элементов разложения этого изображения N_V = N_zN где N_z — число элементов разложения вдоль оси z ; N — число элементов разложения по плоскости xy . Информационная емкость такого объемного монохромного кадра аналогично (3.2) составит

С_к.о = N_v log₂m = NzN log ₂m = N_zC_k и, следовательно, в N_z раз превысит информационную емкость плоского изображения.

Допустим, что в объеме V нужно передать не только информацию об интенсивности излучения (яркости) каждого элемента изображения, но и о его спектральном составе. Пусть число различаемых спектральных полос (отсчетов) составляет N _λТ огда информационная емкость такого цветного объемного кадра составит

С_к.о.ц = N_λ N_zN log ₂m = N_λ N_zC_k (3.22)

Каковы же примерные значения N_λ и N_z ? Если речь идет о передаче объективных физических параметров излучения — распределении интенсивности в пространстве и по спектру,— что может представлять интерес при изучении каких-либо специфических (например, космических) объектов, то значения N_λ и N_z могут составлять несколько сотен и даже тысяч. При этом информационная емкость такого кадра согласно (3.22) будет в сотни тысяч раз превышать таковую для плоского монохромного изображения. Во столько же раз при одинаковых параметрах должна быть расширена полоса пропускания канала связи. Выполнить такую систему сложно.

Однако при передаче визуальных сообщений, даже таких сложных, как объемное цветное изображение, информационная емкость, определяемая этим выражением, обладает большой психовизуальной избыточностью. Во-первых, глаз не является спектральным прибором, регистрирующим объективный физический параметр — спектр излучения. Глаз реагирует на некий субъективный параметр, называемый цветом. Но для регистрации цвета не нужно знать информацию о распределении большого числа спектральных составляющих" излучения, а достаточно иметь сведения только о красной, зеленой и синей составляющих цвета. Во-вторых, особенность восприятия объемных изображений зрительным аппаратом такова, что эффект объемности может быть создан при помощи двух кадров, полученных с двух разнесенных в пространстве точек наблюдения.

Следовательно, информационная емкость кадра стереоцветного изображения С_к.о.ц может быть получена из (3.22), если принять N_λ = 3 и N_z = 2: С_к.о.ц = 6N log₂m = 6C_k

Информационная емкость двумерного цветного кадра С_к.ц определяется из условия N_λ = 3, N_z = 1: С_к.ц 3С_к

Информационная емкость кадра объемного монохромного изображения (N_λ = 1, N_z = 2) составляет С_к.о = 2С_к

Таким образом, если в качестве элементарного принять канал двумерного монохромного телевидения, то для объемного монохромного телевидения понадобится два элементарных канала, для цветного двумерного телевидения — три, а для объемного цветного — шесть. Полученные значения информационной емкости для цветного и объемного кадров все же обладают большой избыточностью, так как не учитывают статистических свойств телевизионных сообщений. Наличие корреляционных связей между элементами изображения и соседними кадрами, приводящих к провалам в спектре частот монохромного изображения, позволяет путем уплотнения спектра передавать по каналу монохромного телевидения цветное и стереоцветное изображения.