Компресія відеоданих

ТБ сигнал, як відомо, надмірний, що обумовлено значною надмірністю зображень, типових для ТБ мовлення. Зображення сусідніх кадрів в телебаченні зазвичай дуже схожі один на одного, навіть при показі об'єктів, що рухаються. Переходи від сюжету до сюжету зустрічаються рідко. Міжкадрова різниця на значній частині площі зображення зазвичай близька до нуля. Знаючи розподіл яскравості в одному кадрі, можна з високою мірою упевненості передбачити розподіл яскравості наступного кадру. Таким чином, в телебаченні розрізняють статистичну надмірність, надмірність по сприйняттю, структурну і спектральну надмірність. По теорії вірогідності надмірність є наслідком певних кореляційних зв'язків. Кореляція означає, що деякий елемент зображення більш менш істотно залежить від сусідів в просторі і в часі. Під статистичною надмірністю розуміють кореляційні зв'язки між сусідніми (по вертикалі і горизонталі) відліками ТБ сигналу. Надмірність по сприйняттю пов'язана з особливостями зору людини. Наприклад, колірний дозвіл нашого зору нижчий за яскравісний. Ця особливість врахована в усіх стандартних аналогових системах колірного кодування.

Враховуючи цю особливість нашого зору по сприйняттю дрібних деталей кольорового зображення, можна у декілька разів скоротити смугу частот при передачі і кодуванні сигналів колірності.

Спектральна надмірність проявляється як результат надлишку високої частоти дискретизації. Зокрема, прийнята ортогональна структура дискретизації ТБ зображення в загальному випадку не є оптимальною в частотному просторі. Можна скоротити передаваний цифровий потік, якщо перетворити використовувану структуру дискретизації в іншу, яка характеризується меншим числом відліків в кадрі, наприклад, від формату 4:2:2 перейти до формату 4:2:0 або 4:2:1. Отже, в MPEG - 2 застосовані відомі, давно апробовані методи скорочення надмірності. Разом з ними використані і нові підходи. Особливо це відноситься до сукупності узгоджених алгоритмів скорочення статистичної надмірності. Тут особливо ефективними виявилися два методи: кодування ТБ відліків з пророцтвом і ДКП.

Кодування з пророцтвом реалізується за допомогою диференціальної імпульсно-кодової модуляції (ДИКМ). При кодуванні з пророцтвом обчислюється різниця між істинним і передбаченим значенням відліку. Потім різниця квантується по рівню. Від точності пророцтва залежить середнє число біт, необхідних для передачі різницевої інформації.

Стандарт MPEG - 2 фактично не регламентує методи стискування відеосигналу, а тільки визначає структуру бітового потоку кодованого відеосигналу. Тому конкретно використовувані алгоритми залежать від власних розробок фірм-виробників устаткування. Процес стискування цифрового відеосигналу може бути розбитий на ряд послідовних операцій: перетворення аналогового сигналу в цифрову форму, попередня обробка сигналу, ДКП (скорочує надмірність і високочастотну інформацію в межах кадру. Це дозволяє отримати високу якість кодованих зображень із стискуванням), квантування, кодування (малюнок 6)