Исследование качества изображения в зависимости от кодирования и формата цифрового кадра

Цель работы: изучение влияния режимов дискретизации сигналов ТВ на качество изображения.

Технические средства: ПК, пакет «Colorimetrie».

 

Общие положения

В зависимости от соотношения частоты дискретизации яркостного сигнала () и частоты дискретизации цветоразностного сигнала () выделяют классы цифровых видеосистем:

I. Класс систем, где , в которых обеспечивается высокое качество цветного изображения, и применяются для выполнения операций над сигналами при производстве ТВ-программ в аппаратно-студийном комплексе. Ширина спектра сигналов яркости и цветоразностных сигналов в этом классе систем выбирается одинаковой.

II. Класс систем, где , применяется в базовых ТВ-системах.

 III. Класс систем, в котором , используется для репортерских целей и бытовой видеозаписи.

В цифровой видеосъемке используется кодирование цифровых компонент – сигналов яркости  и цветоразностных сигналов и . Стандартный цветовой режим, у которого одинаковое количество значений для сигналов ,  и , называют . Поскольку глаз более чувствителен к яркости, чем к цветности, сигналу цветности задают меньшую частоту дискретизации. Норма ITU-R601 определяет режим , при котором частота дискретизации сигнала цветности в два раза меньше частоты сигнала яркости. Для систем PAL и NTSC используют режимы соответственно и , что предполагает использовать меньшую частоту дискретизации сигнала цветности (в четыре раза).

Отсчеты компонентов размещаются в поле изображения, как показано на (рис. 5.1). Форматирование цветоразностных сигналов позволяет в широких пределах изменять основные параметры цифровых потоков и качество передаваемой информации.

 

Рисунок 5.1 – Стандарты сигналов

 

Сигналы определяют также скорость передачи цифровых видеосигналов. Скорость цифрового потока  для цифровых компонентных видеосигналов рассчитывается по следующему выражению:

 

                              ,                                                    (5.1)

 

где – частота дискретизации сигнала , Гц;

 – частота дискретизации сигнала , Гц;

 - частота дискретизации сигнала , Гц.

Если учесть, что частота дискретизации определяет размер пикселя в цифровой видеосъемке, то можно сказать, что в режиме с учетом фильтрации получают пиксели в два раза больше для сигнала цветности, чем для сигнала яркости. В режиме  и  эти пиксели в четыре раза больше. Кодирование отсчетов восемью битами вызывает пробелы, особенно в режимах  и , с получением четкости в изображение предметов на цветном фоне.

В цифровом режиме ухудшение разрешения изображения не пропорционально физической деградации сигналов, а появляется внезапно, как только декодирование сигнала становится невозможным, это называется эффектом гребенки.

 

Порядок выполнения работы

1. Загрузите изображение “Cloitre2.bmp”.

2. Измените параметры квантования (режимы  - ). Используя лупу, определите изменения перехода между двумя цветами изображения (красным цветком и зеленым фоном и другими парами), нажмите клавишу L для фиксации позиции анализа лупой, используйте увеличение в 4 раза. Сделайте выводы по наблюдениям.

3. Для изображений «Special Compression.bmp», «Portrait.bmp», «LePla.bmp» и «woo4.bmp» выполнить пп. 1 и 2.

4. Проведите наблюдения, включив и выключив опцию «Фильтр».

5. Для любого изображения отключить опцию «Легализовать». Проанализируйте полученное изображение.

 

                                   3. Содержание отчета

В отчете привести изображения, результаты оценки их разрешений при включенном/отключенном фильтре и опции «Легализовать». Сделать выводы о качестве изображения в зависимости от изменения параметров квантования.

 

4. Контрольные вопросы

1. Перечислите и дайте краткую оценку классам цифровых видеосистем.

2. С какой целью уменьшили частоту дискретизации цифровых видеосигналов?

3. Что такое и для чего используется 1 класс цифровых видеосистем?

4. Что такое и для чего используется 2 класс цифровых видеосистем?

5. Что такое и для чего используется 3 класс цифровых видеосистем?

 

Лабораторная работа № 6