Эффективность кодирования телевизионного изображения

В п. 3.2 было показано, что затраты на передачу одного и того же изображения зависят от способа его кодирования. Для сравнительной оценки различных способов кодирования изображения введем понятие информационной эффективности кодирования телевизионного сообщения и определим его как отношение информационной емкости элемента изображения к среднему количеству информации, приходящемуся на элемент в телевизионном сигнале, т. е. к энтропии Н_э.с на элемент в сигнале:

(3.23)

Информационная эффективность достигает максимума при минимуме энтропии Н_э.с телевизионного сигнала. В оптимальной телевизионной системе энтропия телевизионного сигнала Н_э.с равна энтропии Н_э.с элемента телевизионного изображения. В связи с этим определение реальной энтропии телевизионных изображений представляет большой теоретический и практический интерес, однако из-за сложности до настоящего времени эта задача удовлетворительного решения не имеет. Поскольку реальную энтропию телевизионного изображения мы не знаем, то не можем сказать, насколько та или иная телевизионная система близка к оптимальной. Ясны требования к оптимальной телевизионной системе. Она должна уметь проанализировать ансамбль изображений, на основании статистических особенностей этих изображений определить энтропию визуального сообщения, отыскать наиболее рациональный способ кодирования сообщения, произвести с учетом этого способа кодирования преобразование визуального сообщения в электрический сигнал, передать этот сигнал по каналу связи, а затем произвести восстановление изображения в приемном устройстве.

Исходя из этого следует , что системы с детерминированным законом разложения с информационной точки зрения не могут быть в общем случае оптимальными. Оптимальные системы должны быть самонастраивающимися.

Проанализируем рассмотренные ранее способы разложения изображения одного кадра с точки зрения критерия информационной эффективности. Энтропию на элемент Н_э.с можно определить как отношение количества информации I_T.C , передаваемой сигналом за время кадра, к числу N элементов в кадре. Тогда информационная эффективность

Э = С_э/II_э.с = NC_э/I_т.с = С_к/I_т.с, (3.24)

Где С_к — информационная емкость кадра. При идеальной детерминированной развертке (способ второй) согласно (3.14) I_T.C = С_к и, следовательно, Э=1. При таком способе развертки может быть передано изображение любой сложности (в пределах ограничений стандарта, т. е. для заданного N и m), даже такое, в котором корреляционные связи между элементами полностью отсутствуют. Если детерминированная развертка неидеальна и приходится передавать дополнительную информацию, то Э>1 (способ третий).

Если развертка недетерминированна и осуществляется с рациональным учетом статистических характеристик изображения (способы пять — семь), то Э>1. Чем больше Э, тем рациональнее с информационной точки зрения построена система.

отсчетов из максимально возможного числа qN

элементах из N , отличающихся по яркости от фона. Эффективность кодирования

(3.25)

Применение недетерминированной развертки имеет смысл в том случае, если оно приводит к повышению эффективности системы до значения больше единиц что соответствует условию

от т для разных N, соответствующих Э=1. Если статистически

характеристики изображений таковы, чт. для них l /N лежит ниже этих кривых то применение недетерминированной раз вертки оправдано (вопрос об экономической эффективности системы здесь hi обсуждается).

Применение недетерминированной раз вертки для создания статистически согласованной телевизионной системы, даже при сравнительно малой энтропии изображения, не дает значительного выигрыше в эффективности из-за существенного возрастания объема информации по каналу развертки. Следует также учесть что системы с недетерминированными развертками, как правило, гораздо сложнее обычных, поэтому целесообразное их применения в том или ином конкретном случае должна быть тщательно проанализирована.

В настоящее время они применяются главным образом в системах телевизионной автоматики, работающих совместно с ЭВМ.