ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА МНОГОСТОРОННЕго ОБмена аудиовидеоинформацией ДЛЯ использования в системах видеонаблюдения - П.П.Кравченко, Н.Ш.Хусаинов, А.А.Хаджинов, К.В.Погорелов, А.Н.Шкурко

Трудоемкость операции декодирования одного отсчета оценивается двумя операциями целочисленного сложения, а кодирование отсчета звукового сигнала незначительно сложнее. Компрессия аудиоданных в алгоритме дельта-преобразования второго порядка осуществляется за счет замены многоразрядного представления исходных отсчетов звукового сигнала однобитными значениями величин дельта-битов. Особенностью кодека аудиоинформации на основе алгоритма дельта-преобразования второго порядка являются возможности адаптивной подстройки скорости выходного потока к текущей пропускной способности канала связи, а также кодирования звуковых сигналов различной природы (речь, пение, музыка) на основе единого алгоритмического подхода.

Разработка видеокодеков

Для эффективного устранения пространственных и временных избыточностей, присутствующих в любом видеосигнале, современные стандартизованные подходы к видеокомпрессии предполагают использование как внутрикадровой, так и межкадровой компрессии. При этом высокая трудоемкость стандартизованных видеокодеков обусловлена в основном низкой производительностью методов межкадрового кодирования, которые хотя и позволяют обеспечить межкадровую компрессию в 2-8 раз выше по сравнению с внутрикадровой, но занимают порядка (70‑80) % от общей трудоемкости видеокодека. Применение разработанных в ТРТУ алгоритмов компрессии видеоинформации характеризуется сравнительно низкой трудоемкостью, что позволяет осуществлять кодирование и декодирование видеопотоков в реальном времени без применения дополнительных аппаратных средств.

При внутрикадровом кодировании с использованием разработанных алгоритмов из кадра выделяется пространственная составляющая с пониженной дискретизацией. Полученное "прореженное" изображение обрабатывается стандартным алгоритмом оптимизированных дельта-преобразований второго порядка с дополнительной компенсацией (при необходимости) резких скачкообразных изменений сигнала с использованием дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ). Оставшиеся пикселы изображения преобразуются в разности между исходным изображением и его закодированной "прореженной" составляющей, которые квантуются с использованием логарифмической шкалы квантования и затем могут быть дополнительно сжаты, например, арифметическим кодером.

Сущность предложенного авторами метода межкадровой компрессии состоит в том, что при сжатии формируется разностный кадр из непересекающихся блоков размером 4х4 пиксела. Затем к каждому блоку (по необходимости) применяется алгоритм кодирования на основе корректирующих матриц, отражающих (путем чередования знаков единичных коэффициентов) наиболее вероятные структуры блоков разностных кадров. Для кодирования блока выполняется поиск оптимальной матрицы (из фиксированного множества размером 64 или 128 матриц) и масштабирующего множителя посредством вычисления свертки пикселов разностного блока и коэффициентов матрицы. В случае необходимости обеспечения требуемого качества кодирования возможно итерационное  (от 1 до 3 итераций) применение алгоритма. При этом количество итераций зависит от требуемой скорости выходного потока кодера.

Теоретические оценки и приведенные ниже результаты экспериментальных исследований подтвердили существенный выигрыш по быстродействию данного подхода по сравнению со стандартными методами видеокомпрессии.