Kommunikációs Rendszerek A kommunikáció Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése.

Az előadások a következő témára: "Kommunikációs Rendszerek A kommunikáció Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése."— Előadás másolata:

1 Kommunikációs Rendszerek A kommunikáció Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése

2 Kommunikációs Rendszerek Tömörítő kódolások Veszteségmentes kódolás –Entrópia Huffman LZW Aritmetikai –prediktiv Veszteséges –transzformációs

3 Kommunikációs Rendszerek Amit továbbítani akarunkAdó Vevő a látott képet a hallott hangot ??? A két végpont: --- a valóságot leképező emberi érzékelés --- a megjelenítésre rendelkezésre álló eszköz

4 Kommunikációs Rendszerek ----------------------------------- Kép érzékelés

5 Kommunikációs Rendszerek A korlátok Nyilvánvaló, hogy az érzékelt ténylegesen létező, 3D valóságról csak ahhoz többé-kevésbé hasonlító leképzést tudunk előállítani. MENNYIRE ?

6 Kommunikációs Rendszerek A fény Látás -> fényérzékelés Fény -> az elektromágneses spektrum látható (760 nm...380 nm tartománya)

7 Kommunikációs Rendszerek A spektrum

8 Kommunikációs Rendszerek A szem retina Pálcikák Csapok

9 Kommunikációs Rendszerek A látás A szaruhártya és a szemlencse rávetíti a külvilág képét a retinára A retina a szem belső felszínét borító vékony idegszöveti réteg. A beeső fotonok energiája vegyi reakciót vált ki, melyek következtében a retina jelentést hordozó idegi impulzussorozatot továbbít az agyba.

10 Kommunikációs Rendszerek A retina A retinát több sejtréteg alkotja: –A fény energiáját kémiai és elektromos energiává alakító fényérzékelő sejtek: a pálcikák és csapok(1); –A bipoláris sejtek, amelyek a jeleket továbbítják(2); –A ganglionsejtek (dúcsejtek), amelyek axonjainak együttese képezi a látóideget.(3) a külvilágból kapott információ képpé alakítása már a retinában elkezdődik, működése alapján az agy részének is tekinthető.

11 Kommunikációs Rendszerek Látás- érzékelés fényérzékelő sejtek: – pálcikák (120 millió) érzékenyek, egyetlen foton elnyelődését is képesek jelezni gyenge fényben működnek. minden tárgy színtelennek tűnik. –Csapsejt (kb 6.5 millió) háromféle van: a látható fény rövid, közepes, illetve hosszabb hullámhosszúságú tartományára érzékeny pigmentanyagot tartalmazó csapsejt. A háromféle pigment fényelnyelési sávja tehát különböző, ez képezi a színlátás alapját.

12 Kommunikációs Rendszerek színlátás Az egyes csapsejt típusok spektrális érzékelési tartományai

13 Kommunikációs Rendszerek A látás számokban Színfelbontás –100 szürkeárnyalat, –kb. 7 millió színárnyalat Térbeli felbontás –Világos/sötét részletek kb 1,5 fokperc –A csapsejtek kisebb száma miatt minden színes részlet térbeli felbontása 12 fokperc (piros/sárga négyzetek 4 fokperc) Időbeli felbontás –Az érzet fényerőtől és időtartamtól függ. –Mozgásérzetet különálló eseményként kb 1/16 sec.

14 Kommunikációs Rendszerek Kép reprodukálás Számos technológia, de közös a három alapszínre (R,G,B)-re alapozott színvisszaadás.

15 Kommunikációs Rendszerek eltérő színrendszerek Milyen célra? display, szerkesztés, számítások, tömörítések, …? Több (gyakran ütköző) szempontot kell figyelembevenni: –Additiv (RGB) vagy subtractiv (CMYK) –A luminancia és kroma szétválasztása –Az színek közötti eltérés azonos érzeti különbséget eredményezzen.

16 Kommunikációs Rendszerek Főbb színrendszerek CIE XYZ, xyY RGB, CMYK HSV (Munsell, HSL, IHS) Lab, UVW, YUV, YCrCb, Luv,

17 Kommunikációs Rendszerek CIE Szabványosítás CIE: Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság(Comission Internationale de l’Eclairage). Az emberi érzékelésre alapozott szabványt dolgoztak ki (1931), színazonossági kisérletekre alapozva. Szabvány megfigyelő: 15 … 20 emberből álló csoport átlaga.

18 Kommunikációs Rendszerek CIE kisérlet

19 Kommunikációs Rendszerek CIE kisérlet eredményei Három monokromatikus forrás: –R = 700,0 nm, –G = 546,1 nm, –B = 435,8 nm. Ezek súlyozótényezői f (l) Color = r  R + g  G + b  B

20 Kommunikációs Rendszerek CIE színinger háromszög

21 Kommunikációs Rendszerek RGB vs. YCrCb Ki akarjuk használni fényerő és a színárnyalat térbeli felbontásában lévő eltérést. (1,5 fokperc <>12 fokperc) Ezért ki kell fejezni külön a fényerőt, bár végeredményben majd (RGB) színeket jelenítünk meg. Első lépésként veszteségmentes átalakítás. Létező algoritmusok.

22 Kommunikációs Rendszerek RGB vs. YCrCb R, G, BY, Cb, Cr

23 Kommunikációs Rendszerek RGB vs. YCrCb eredetileg az analog video PAL redszerhez, most már it is digital video CCIR 601 szabvány is Y (luminancia) kifejezése az eredet CIE Y szerint. Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B A Krominancia az adott szín és az ugyanolyan luminanciájú referencia fehér közötti különbség. Jelölik U és V –vel, ezek a színkülönbség jelek. U = B – Y; V = R - Y A JPEG és MPEG által használt YCrCb a YUV –ból eltolással és nyújtással származtatható. Cb = (B - Y) / 1.772 + 0.5; Cr = (R - Y) / 1.402 + 0.5

24 Kommunikációs Rendszerek RGB – YCrCb algoritmusok

25 Kommunikációs Rendszerek tömörítés16x168x88x8 Y CbCbCbCb CrCrCrCr YC b C r 4:2:016x1616x1616x16RGB Alkalmas kiindulási egység a 4 db 8x8 pixelből álló egység= a makróblokk

26 Kommunikációs Rendszerek Szín részkódolások

27 Kommunikációs Rendszerek Color sampling R, G, B Y Cb Cr Subsample /2 Kompresszió Subsample /2

28 Kommunikációs Rendszerek Képtömörítési szabványok KÉPVIDEÓ ISO JPEG JPEG2000 MPEG1,MPEG2, MPEG4, MPEG7, MPEG21 ITU N/AH.261, H.263, H.263+, H.26L ITU International Telecommunications Union. The ITU has been an agency of the United Nations since 1948. It is older, dating back to 1865. It may be the world's oldest intergovernmental agency.

29 Kommunikációs Rendszerek Képtömörítési szabványok ITU International Telecommunications Union. The ITU has been an agency of the United Nations since 1948. It is older, dating back to 1865. It may be the world's oldest intergovernmental agency. MPEG Motion Pictures Experts Group. A body within the International Organization for Standardization (ISO) that established the MPEG-1, MPEG-2, and MPEG-4 digital audio and video compression standards. MPEGis also used to refer to video and audio clips compressed using the MPEG standards and the MPEG standards themselves.

30 Kommunikációs Rendszerek JPEG

31 Kommunikációs Rendszerek JPEG

32 Kommunikációs Rendszerek JPEG

33 Kommunikációs Rendszerek JPEG

34 Kommunikációs Rendszerek JPEG2000

35 Kommunikációs Rendszerek JPEG2000

36 Kommunikációs Rendszerek Data representation pyramid Pixel alapú ábrázolás Objektum alapú ábrázolás Szemantikára alapozott ábrázolás MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 MPEG-7 Objektum formálás és követés Objektum tulajdonságok kinyerése

37 Kommunikációs Rendszerek

38 tömörítés i arányok 4:2:2 4:2:0 4:1:1 Példa : 625 sor 50Hz – 8bits/pixel 25 frame/second Y Y Y CrCb CrCb CrCb 576 sor 576 sor 576 sor 720 pixels 180 pixels 180 pixels 288 sor 360 pixels 360 pixels 576 sor 576 sor 166 Mbits/s 124 Mbits/s

39 Kommunikációs Rendszerek c

40 c

41 c