автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка и исследование высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений и оценки ее качества

003062150

На правах рукописи

УДК 004 421, 004 932, 519 722, 621 317 799, 621 397

Дворкович Александр Викторович

Разработка и исследование высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений и оценки ее качества

Специальность 05 12 04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2007

003062150

Работа выполнена на кафедре «Радиоэлектронные системы и устройства» Московского Государственного Технического Университета им Н Э Баумана и в Федеральном Государственном унитарном предприятии ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте радио (ФГУП НИИР)

Научный консультант

Член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Зубарев Юрий Борисович

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор Назаров Алексей Николаевич Доктор технических наук, профессор Брюханов Юрий Александрович Доктор физико-математических наук Умняшкин Сергей Владимирович

Ведущая организация

ОАО Всероссийский научно-исследовательский институт телевидения и радиовещания (ВНИИТР)

Защита состоится « 17 » мая 2007 года в 14 00 на заседании Диссертационного совета Д212 141 11 в Московском Государственном Техническом Университете им Н Э Баумана по адресу 105005, г. Москва, ул 2-я Бауманская, д 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Автореферат разослан « 2.$ » QZ._2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212 141 11 д т н, профессор

И Б Власов

Общая характеристика работы

Технической основой создаваемой в России информационной среды становятся современные мультимедийные системы, их внедрение решает проблемы

- создания высококачественных систем интерактивного цифрового телевизионного вещания при удовлетворении постоянно возрастающих запросов на частотные присвоения систем связи и разработки принципиально новых систем мобильного телевидения,

- обеспечения деятельности органов государственной власти и создания интерактивных систем опроса общественного мнения,

- создания мобильной видеоконференцсвязи между центральными учреждениями и удаленными центрами и районами и реализации оперативного наблюдения за объектами и дистанционного управления,

- оптимизации лечебной работы и создания систем мобильной телемедицины,

- создания систем дистанционного обучения и пр

Переход на цифровое телерадиовещание, в частности, приобрел особое значение в связи с присоединением России к общеевропейской системе DVB (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25 05 04 №706-р «О внедрении в Российской Федерации европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB») Актуальность научно-технической проблемы

Решение проблем эффективного использования мирового опыта по созданию цифровой обработки информации, разработки и внедрения собственных мультимедийных систем, подготовки отечественных специалистов и создания соответствующих средств метрологии, по сути, может устранить наше отставание в развитии информационных технологий

Разработка алгоритмов и соответствующей аппаратуры цифрового сжатия различных видов информации для их передачи по каналам связи как альтернативы аналоговым системам проводится уже более 20 лет практически во всех развитых странах мира Был получен ряд важных результатов как в плане разработки алгоритмов сжатия статических и динамических изображений различного разрешения (такие стандарты, как JPEG (JPEG-2000), MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 (видео), H 261, H 263, H 264 (AVC) и др ) и алгоритмов сжатия звуковой и речевой информации (такие стандарты, как MPEG-1, MPEG-2 (аудио

- Layer 1, 2, 3), MPEG-4 (аудио - ААС), АС-3, G 729, G 728, G 723 1 и др ), так и в плане создания действующих комплексов

Поскольку имеющиеся стандарты строго определяют синтаксис цифрового потока кодированных данных и регламентируют лишь самые общие принципы его формирования, имеется возможность более эффективной обработки сигналов в рамках этих стандартов Несмотря на наличие в мире значительного количества публикаций по тематике сжатия видеоинформации, практически все эти публикации содержат только общее описание методов сжатия без раскрытия наиболее существенных деталей используемых алгоритмов Информации же о конкретной совокупности операций, составляющих суть этих алгоритмов, в силу

действия законов об интеллектуальной собственности невозможно обнаружить ни в открытых публикациях, ни в материалах фирм-разработчиков

В рамках проведенных автором настоящей диссертационной работы исследований предложены и реализованы новые эффективные алгоритмы обработки видеоинформации, получен ряд российских патентов Накопленный теоретический багаж позволил перейти к практической реализации

В частности, была разработана система компьютерной видеоконференцсвязи и видеотелефонии VPhone, являющаяся программно-аппаратным комплексом, позволяющим в реальном масштабе времени осуществлять видео- и аудиосвязь между пользователями по каналам связи от 9 кбит/с до 8 Мбит/с Она стала основой создания аппаратуры видеовещания системы спутниковой связи «Приморка», удостоенной правительственной премии РФ, сети «Вуличного телебачення» в Украине, систем дистанционного образования в Российском Новом Университете (РосНОУ), Современной Гуманитарной Академии (СГА) и ряде других ВУЗов

Разработка программных кодеков MPEG-2/MPEG-4 обеспечила создание новой системы информационного видеовещания и звукового стереовещания AVIS (Audiovisual information system) для приема в движущемся транспорте Результаты разработки отражены во вкладах России в МСЭ-Р «Повышение эффективности использования VHF-диапазона частот» (документ 6Е/336, 6М/133), и техническом отчете «Система мобильного узкополосного мультимедийного вещания» (документ 6М/150)

Значительный интерес представляет использование этой системы как в диапазоне частот 87 - 108 МГц, так и в диапазоне частот 66 - 74 МГц, который в России и странах СНГ до настоящего времени используется для трансляции устаревшей системы стереовещания с полярной модуляцией

Серьезной проблемой при внедрении мультимедийных систем в России является подготовка специалистов данного профиля Вкладом в решение этой проблемы является участие автора диссертации в создании книг по цифровой обработке изображений, а также активная работа на восьми Международных конференциях «Цифровая обработка сигналов и ее применение»

В России и странах СНГ сложилась крайне тяжелая ситуация, зачастую вызванная отсутствием измерительной аппаратуры, необходимой для разработки, настройки и поддержания систем передачи информации в состоянии, обеспечивающем их качественное функционирование С внедрением мультимедийных систем потребность в использовании измерительной аппаратуры возрастает, поскольку требуется создание принципиально новых способов и средств контроля и измерений При этом необходимо, чтобы эти средства были совместимы и с традиционными аналоговыми системами Метрологическая безопасность России - залог создания высококачественной мультимедийной аппаратуры и ее эффективного использования

Начало в разработках принципиально новых приборов на базе использования персональных компьютеров было положено при создании видеоанализаторов ВК и аудиоанализаторов АК К числу новых разработок, в которых автор диссертации также принимал активное участие, следует отнести

Комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВ, Комплекс измерений и контроля телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э и др

Таким образом, в настоящее время происходит резкий, как количественный, так и качественный рост систем и средств распространения видеоинформации по различным каналам связи Цифровая передача видеоинформации в вещательных и интерактивных системах позволяет гибко настраивать параметры передачи видео в зависимости от конкретных требований потребителей и возможностей каналов связи Для оценки соответствия качества передаваемой информации требованиям, предъявляемым к ней в различных системах и условиях передачи, а также для сравнения эффективности работы различных устройств видеокодирования и передачи видеоинформации требуются методики и средства объективной и субъективной оценки качества видеоизображения Эти методики должны учитывать характерные особенности и искажения в системах обработки и передачи видеоинформации

Следовательно, разработка и исследования высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений и методик оценки ее качества являются весьма актуальными Цели и задачи диссертационной работы

Основными целями настоящей работы являются

- разработка и исследование новых методов повышения эффективности обработки и компрессии статических и динамических изображений, их применение для кодирования изображений различного разрешения и передачи по реальным каналам связи с ограниченной пропускной способностью,

- разработка и исследование новых методов оценки качества систем обработки и передачи информации, в том числе методик объективной и субъективной оценки восстановленных видеоизображений

Задачи исследований включают в себя решение проблем

- повышения эффективности внутрикадрового кодирования изображений с помощью учета их локальной структуры, а также перспективных систем с использованием вейвлет-преобразований,

- повышения эффективности анализа и компенсации движения деталей при обработке динамических изображений в системах кодирования реального времени,

- разработки методики управления скоростью выходного потока видеокодеров для передачи информации по каналам связи с ограниченной пропускной способностью, в том числе с учетом смены сюжета,

- адаптации единой методики видеокодирования для систем различного разрешения, стереовещания и др ,

- разработки новых измерительных сигналов и изображений для объективной и субъективной оценки качества систем передачи видеоинформации,

- разработки методов оценки искажений этих измерительных сигналов и изображений, включая синтез новых высокоэффективных оконных функций для прецизионных измерений их спектра

Методы исследования

В качестве основного теоретического инструмента исследований использовались методы математического анализа, линейной алгебры, теории вероятностей и математической статистики, теории цифровой обработки одномерных и многомерных сигналов, теории вейвлет-преобразований, теории информации В диссертационной работе широко использовались методы компьютерного моделирования и численные эксперименты по обработке реальных статических и динамических изображений различного разрешения Теоретической и методологической основой исследований являются труды отечественных и зарубежных ученых по теории цифровой обработки сигналов, линейных и нелинейных систем преобразования изображений, теории вейвлет-преобразований, статистической радиотехнике, телевизионной метрологии

В процессе решения задач цифровой обработки и анализа изображений были использованы труды выдающихся ученых Котельникова В А, Новаковского С В, Игнатьева H К, Цукермана И И, Антипина M В, Кривошеева M И , Зубарева Ю Б , Левина Б Р , Певзнера Б M , Дьяконова В П , Pratt WК, Netravah AN, Haskell В G, Max J, Haffman DF, Langdon G, Karhunen H , Loeve M , Gonzalez R С , Woods RE идр

Для создания и отладки программного и аппаратного обеспечения исследований и разработок при руководстве и активном участии автора использовались системы символьной математики «Mathematica» 2-5, MATLAB®, язык программирования С++, среда разработки Microsoft Developer Studio

Научная новизна

К числу существенных результатов выполнения диссертационной работы, обладающих научной новизной, относятся нижеследующие

1 Разработан новый метод повышения эффективности внутрикадрового сжатия изображений, основанный на создании рельефа допустимых его искажений и адаптивном квантовании коэффициентов дискретного косинусного преобразования (ДКП)

2 Предложены варианты расчета оптимальных банков фильтров дискретного вейвлет-преобразования путем решения систем нелинейных уравнений, проанализированы формы их частотных характеристик

3 Разработаны новые методы эффективного быстрого анализа движения блоков изображения с использованием специфики структуры деталей этого изображения и его передискретизации При этом векторы движения определяются минимальным значением контрольной суммы попиксельных разностей в специально выбранных контрольных точках

4 Предложен новый метод повышения эффективности компенсации движения, основанный на пространственной передискретизации элементов изображения при малом и визуально незаметном смещении этих элементов

5 Исследованы и разработаны алгоритмы формирования промежуточных кадров с учетом движения деталей в последовательности динамических изображений, необходимые как в системах видеоконференцсвязи с невысокой пропускной способностью в каналах связи, так и при воспроизведении

телевизионных изображений на большом экране, на котором оказывается заметной модуляция яркости экрана Разработаны также алгоритмы кодирования стереоскопических изображений в рамках совместимости со стандартами MPEG

6 Разработана новая методика регулирования скорости выходного потока систем видеокомпрессии, основанная на изменении коэффициентов квантования как всех блоков кадра в целом, так и отдельных макроблоков, и позволяющая стабилизировать цифровой поток с ориентацией на пропускную способность канала связи

7 Разработан новый алгоритм анализа смены сюжета в динамических изображениях Этот алгоритм прост в реализации, обеспечивает повышение качества воспроизведения телевизионных изображений, с успехом может быть применен для выявления так называемого «25 кадра»

8 Предложены и обоснованы новые измерительные сигналы и тестовые изображения для объективной и субъективной оценки качества каналов передачи телевизионного вещания Разработанные тестовые динамические изображения обеспечивают объективную и субъективную оценки качества их воспроизведения при кодировании в соответствии со стандартами MPEG

9 Разработаны и реализованы новые алгоритмы обработки измерительных сигналов для автоматического анализа параметров каналов передачи телевизионного вещания, что позволило создать прецизионные измерители систем связи при наличии значительных уровней разнородных помех

10 В рамках создания эффективных систем цифровой обработки измерительных сигналов синтезированы новые высокоэффективные оконные функции для прецизионных измерений при гармоническом анализе

Личное участие автора в разработках по теме диссертационной работы

Во всех разработках по теме диссертации автор являлся или руководителем, или ответственным исполнителем Все результаты исследований получены лично автором диссертации Идеи и поддержка разработок и проведения исследований принадлежат члену-корреспонденту РАН, проф Зубареву Ю Б и моему отцу проф Дворковичу В П На защиту диссертации выносятся следующие основные результаты

- новая высокоэффективная методика внутрикадрового сжатия изображений,

- варианты расчета банков оптимальных фильтров дискретного вейвлет-преобразования путем решения систем нелинейных уравнений,

- разработанные алгоритмы эффективного быстрого анализа движения блоков изображения,

- алгоритм быстрого анализа смены сюжета в динамических изображениях,

- методика управления скоростью выходного потока систем видеокомпрессии,

- новые измерительные сигналы и изображения для объективного и субъективного анализа качества передачи телевизионного вещания,

- алгоритмы обработки измерительных сигналов для автоматического анализа параметров систем телевизионного вещания,

- алгоритмы синтеза высокоэффективных оконных функций для прецизионных измерений при гармоническом анализе,

- практическая реализация разработанных методик и алгоритмов видеокодеки, используемые в цифровых каналах с различной пропускной способностью, система мобильного видеовещания, аппаратура для прецизионных измерений качества формирования и передачи изображений

Теоретическая и практическая значимость результатов работы

Проведенные разработки, теоретические исследования и полученные на их основе научные результаты служат как для решения фундаментальных проблем цифровой обработки изображений различного разрешения, так и для достижения практических целей, связанных с реализацией систем и устройств компрессии и передачи аудиовизуальных данных и метрологическим обеспечением этих систем и устройств Полученные в работе методики повышения эффективности алгоритмов сжатия статических и динамических изображений нашли применение в новых системах передачи мультимедийной информации как в вещательных, так и в компьютерных сетевых приложениях Реализация и внедрение результатов работы

На базе теоретических исследований и полученных методик и алгоритмов видеокомпрессии создана система кодирования и передачи аудиовизуальной информации по каналам связи с заданной пропускной способностью Эта система послужила основой для разработки и внедрения

- телевизионного компьютерного кодера реального времени,

- аппаратуры цифрового телевидения в составе системы спутниковой связи «Приморка» (внедрение отмечено премией Правительства РФ),

- системы мобильного узкополосного мультимедийного вещания AVIS (результаты разработки отражены во вкладах РФ в МСЭ-Р),

- систем дистанционного обучения Российского Нового Университета (РосНОУ) и Современной Гуманитарной Академии (СГА),

- системы спутникового интерактивного вещания «Вуличне Телебачення»

Разработанные новые измерительные сигналы, тестовые изображения и алгоритмы их обработки внедрены в целом ряде измерительных приборов

- видеоанализаторы компьютерные ВК-1, ВК-2,

- аудиоанализаторы компьютерные AK-1,

- комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВ,

- комплекс измерительный радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э

Работа поддержана грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) №№ 01-07-90355, 03-07-90047, 04-07-90055, 05-07-90094-в, а также грантами Российского фонда технологического развития (РТФР) шифр «Компан-ТВ» и шифр «Видео-М» На основе проведенных исследований разработаны вклады РФ в МСЭ ITU-R Document 6Е/336-Е, 6М/133-Е, 3 March 2006, а также ITU-R Document 6М/150-Е, 14 August 2006 Достоверность материалов диссертационной работы

Достоверность подтверждена результатами компьютерного моделирования процессов обработки различных видов информации, созданием действующих систем и устройств и их эксплуатацией в телекоммуникационных системах

Апробация работы

Результаты, полученные в работе, докладывались и обсуждались на научных семинарах во ФГУП НИИРадио, на заседании кафедры PJI-1 МГТУ им H Э Баумана, Российских и международных научных конференциях и семинарах, в том числе

- на Международных конференциях «Цифровая обработка сигналов и ее применение», 1998, 1999, 2003, 2004, 2005, 2006 гг ,

- на Международных конгрессах HAT «Прогресс технологий телерадиовещания», 1997, 1998, 2002 гг ,

- на VIII Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение», 2002 г,

- на V Международной научно-практической конференции «Цифровые технологии в телевизионном и звуковом вещании», 2005 г ,

- на IV Международной конференции «Телевидение передача и обработка изображений», 2005 г,

- на III Международной научно-технической конференции «Современные телевизионные технологии Состояние и направления развития», 2002 г

Публикации

По теме диссертации опубликовано 70 научных работ, из них 25 статей, 36 докладов на научных конференциях, 2 книги (212 и 255 стр, из них треть — личный вклад), 5 патентов РФ, 2 вклада в МСЭ-Р, 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК (Радиотехника, Электросвязь, ЦОС), 8 статей выполнено без соавторства

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа содержит 459 стр, состоит из введения, шести глав и общих выводов, приложены 8 актов внедрения результатов исследований и разработок, библиография включает 384 наименования Содержание работы

Во введении обоснована необходимость и актуальность проведения исследований и разработок высокоэффективных систем цифровой обработки цветных динамических изображений и оценки ее качества Сформулированы цели и задачи диссертационной работы, определена их новизна, научная и практическая ценность Изложены основные положения, выносимые на публичную защиту

Первая глава посвящена обзору ключевых проблем как компрессии цветных динамических изображений, которые определяют эффективность нового поколения видеоинформационных систем, так и метрологического обеспечения мультимедийных технических средств

Прогресс в развитии методов компрессии прослеживается в совершенствовании методик обработки изображений, определяемых развитием стандартов от H 261 и MPEG-1 до MPEG-4 и H 264 Показано, что повышение эффективности компрессии видеосигналов связано с совершенствованием алгоритмов внутрикадрового кодирования, обеспечением высокой точности и быстродействия процессов анализа и компенсации движения деталей в

последовательности передаваемых кадров, разработкой алгоритмов определения резкой смены сюжета и др

Внедрение цифровых видеоинформационных систем накладывает ограничения на форму применяемых измерительных сигналов, используемые специальные тестовые таблицы, которые должны учитывать специфические особенности методов цифровой обработки и передачи видеоинформации Показано, что в связи с этим необходима разработка новых подходов и методов оценки качества обработки, передачи и воспроизведения видеоинформации

Вторая глава посвящена разработке эффективных методов внутрикадрового кодирования видеоинформации

Приведены результаты исследований зависимости визуального качества восприятия искажений деталей изображений от пространственных изменений яркости и цветности фона, на котором эти детали воспроизводятся На базе этих исследований показано, что повышение эффективности внутрикадрового кодирования возможно за счет изменения коэффициентов квантования в зависимости от структуры блоков и фона, на котором они располагаются

Основная идея метода при кодировании изображений в соответствии со стандартами MPEG состоит в подборе коэффициентов квантования ДКП блоков таким образом, чтобы визуальное качество их воспроизведения по всему изображению было примерно одинаковым Предложены два варианта определения рельефа допустимых изменений уровней пикселов изображения при анализе обрабатываемых блоков и выборе коэффициентов квантования ДКП -оценка модуля градиента яркости и вычисление максимума вариаций уровней в заданной окрестности каждого пиксела

где АА1тг.ч - допустимая ошибка уровня пикселя Хи, АА0, к - эмпирические константы

Кодер автоматически определяет такие параметры квантования каждого блока коэффициентов ДКП, чтобы ошибки в восстановленном изображении были как можно ближе к допустимой величине |х,, - Хц| < ЛАтяи1

Реализация этого способа итерационным приближением резко увеличивает объем вычислительных операций В связи с этим дополнительно был предложен усовершенствованный алгоритм, при котором формируется рельеф допустимых отклонений уровней пикселов кадра в соответствии с соотношением (2 1) Далее формируются измененные вследствие обработки с заранее выбранным коэффициентом квантования К' значения пикселов Х(1,у) каждого блока кадра следующим образом

(2 1)

М™. j =<И+ k max - X,

X(1,J)'4ZZ С(") СМ К' round

Vr(2t + l)u 16

(2 2)

где Q(n. г) - матрица квантования, учитывающая визуальную 'sa мети ость изменений коэффициентов ДКП, F(u,v)- коэффициенты ДКП блока при К' = ).

Затем вычисляются изменения уровней пикселов д(/, j) = А'(/,;)|.

Ввиду того, что величина этих отклонений практически линейно зависит от коэффициента квантования К' в большом диапазоне его значении (рис. 2.!), на основании полученных данных рассчитывается коэффициент квантования К , обеспечивающий такое преобразование пикселов блока, что изменения их значений будут находиться в зонах допустимых отклонений Л ,„„(/, у).

Ошибка восстановления I О-

Рис, 2.1. Типичная зависимость ошибки вое становления от коэффициента квантования

О 4 8 12 Ki Коэффициент квантования

Один из вариантов расчета Кдш связан с определением средних значений реальных и допустимых отклонений в блоке:

(2.3)

| J=.V-t , . S I j ■ ! Jmfi-l

А 1=0 ™ Î^O j=Q

Кит = к • /(Д + Л) 7 гДе Я < Адоп - малая величина.

Вычисленный коэффициент квантования используется для получения коэффициентов ДКП каждого блока кадра;

= 0£и,У£7. (2.4)

Исследования показали, что при применении такого выбора коэффициентов квантования коэффициентов ДКП получается более высокое визуальное качество восстановленного изображения при той же степени сжатия, либо при сохранении качества восстановленного изображения возможно получение большей степени сжатия (примерно в 1,5 раза, рис. 2.2).

Рис. 2,2. Адаптивный выбор коэффициентов квантования при кодировании динамической последовательности по стандарту Н.261 (поток 58 кбит/с, 5 кадров/с)

Повышение эффективности компрессии статических изображений связано также с использованием вей влет-преобразований.

Один из основных факторов, сдерживающий распространение вейвлет-кодирования, - сравнительно высокая вычислительная сложность (по отношению к ДКП). Важной проблемой, существенно влияющей на эффективность

кодирования, является выбор базисных функций вей влет-преобразования. Поэтому расчет эффективных с точки зрения видеокомпрессии оазисов является актуальной задачей.

Ирм обработке цифровых нестационарных сигналов чаше всего используют двухполосные фильтры, которые делят сигнал (¡а два уровня низкочастотную и высокочастотную составляющие. Характеристики утих фильтров обозначены на рис. 2.3 системными функциями Н(:) и С(г) соответственно. Далее сигналы прореживаются в два раза, и через блок памяти (или кодирования и передачи по каналам связи) поступают па схему синтеза. При восстановлении исходного сигнала между прореженными отсчетами добавляются нули, и дополненные таким образом отсчеты подаются на восстанавливающие фильтры, характеристики которых обозначены Кк(г) и Кц(г) соответственно. Если отсчеты сигналов при кодировании дополнительно не квантуются, то после суммирования сигналов, возникающих на выходах фильтров ЛУК-) и исходный сигнал

восстанавливается.

Х(п)

HCj

(it-.)

2i и :r

A M H 1 b

li 2T

Khi-J

Viffa

Рис. 2,3.

Структурная схема двухполосного банка фильтров Если Z-пpeoбpaзoвaния фильтров определяются соотношениями: Яф» 2Й„Г%6(*) = (2.5)

где 7. = екр(;лх), х = / Т /2, 0 < I, Т - интервал дискретизации, то соотношения, определяющие восстанавливающие фильтры: Я (г) • Щг) ± &(1) - =0, Н(1)КИ(2) + С(2)Кё(г) = 2,

(2.6)

где H(z)= У (-1)" A, Z" , G(z) =■ -gm Z", а знаки «+» или «-» в нервом

л ■ ■ А /П. Ц

уравнении используются в зависимости от структуры фильтров.

Так для КИХ-фильтров с нечетным числом отсчетов цифровой решетки и линейной ФЧХ k_h = hn, g_„ - go и их частотные характеристики можно представить в виде:

V W

Н(х)~ ha + А, ■ cos япх, О(х) = g„ + 2Vgn .cosmnx, 0< х < I,

Н(х) = ha + ■сюдак, G(x) = g„ + 2£(-!)" • ■ cos*mx,

//(0) = Const, Н( l) = 0. G(\) = Const, G(0) = 0.

(2.7)

В данном случае восстановление сигнала возможно также с помощью КИХ-фильтров, если используется система (2 6) со знаком «-» в первом уравнении и число N + М = 2К +1 - нечетное

Детерминант такой системы равен

V м

(1е1(лт) = [й0 +2]Г/7л совята:] £„, созлтог] +

N М

[Л0 + 2^(-1)" Л„ совята:] соэ7ппх] = А0 + ^ Ак соьлкх

я—I т=| V*

Из этого соотношения следует

- коэффициенты Ак при всех нечетных значениях к равны нулю,

т I п: .V Л/|

- Л= 2 (Л0 Яо+2 А„ г„), (2 8)

- если А0 = 2 и все значения Аи при к*0 приравнять нулю, то восстанавливающие фильтры являются КИХ-фильтрами и

Щх) = С(х), Щх) = н(х), (2 9)

- доказано, что если

Аг1 = О, к*о,

Я(0) = л0 + 2^А„ = 72, #(1) = Л0 +2^(-1)"Лл = 0, (2 10)

Я=| Я = |

с?(0) = + = 0, С(1) = 8о + 2Х(-1)"Ят = 72,

т=1 т=|

тт{ЛГ М)

то \ в0+2 £(-1)" К ёп =1 и А„ =2

И = 1

Учитывая, что для вычисления неизвестных 0£и<ЛГ, и О<т<М, требуется использовать И + М+2 уравнения, дополнительно, например, можно приравнивать нулю четные моменты функций Н(х) и СО), т е Я<2Г>(*1*,' г = 1,2,3, и в^^х^, р = 1,2,3,

Нечетные производные в точке х = 0 равны нулю по определению функций Н(х) и в(х) Равенство нулю четных производных функций Н(х) и С{х) в точке х = 0 приводит к расширению спектра низкочастотной составляющей сигнала и обеспечивает уменьшение выделяемой высокочастотной части спектра сигнала Зачастую для оптимизации формы спектра высокочастотной составляющей целесообразно подбирать значения некоторых производных в(х) в точке * = 0

В диссертации приведены параметры ряда фильтров, рассчитанных по приведенной методике Обозначение фильтров определяет число дискретных отсчетов фильтра при его реакции на одиночный входной сигнал (2^ + 1) /(2М +1) Фильтры 5/3 и 9/7 по своим характеристикам идентичны соответствующим фильтрам, приведенным в стандарте №Ев2000

В качестве примера на рис 2 4 для сравнения приведены характеристики низкочастотного и высокочастотного фильтров для банков 5/3 и 13/11 Из сравнения этих характеристик следует, что банк 13/11 более эффективен,

поскольку высокочастотные составляющие сигнала на выходе практически равны

нулю в полосе частот до х = 0,25

% %

В диссертации приведены также расчеты двухполосных ортогональных и квадратурно-зеркальных КИХ-фильтров с четным числом отсчетов цифровой решетки низкочастотного и высокочастотного фильтров При расчетах используется система (2 6) со знаком «+» в первом уравнении

Существенно, что прореживание (децимация) сигналов на выходах низкочастотного и высокочастотного фильтров в данном случае должно осуществляться синфазно

На рис 2 5 приведены амплитудно-частотные характеристики фильтров 2/2 (а, вейвлет Хаара) и 18/18 (б)

Разработанный принцип расчета может быть использован также и для построения фильтров многополосных вейвлет-преобразований

В качестве примера на рис 2 6 приведены характеристики рассчитанного трехполосного банка фильтров 9/9/9, содержащего фильтры нижних частот Н(х), средних частот В(х) и верхних частот в(х) В данном случае выбраны следующие соотношения для фильтра нижних частот И„ = й_„, для фильтра средних частот ¿>„ = -Ь_п, Ь„ = 0 и для фильтра верхних частот gl, = g_n

Рис 2 6 Частотные характеристики трехполосного банка фильтров 9/9/9

В третьей главе приводятся результаты исследований основных методов поиска и компенсации движения деталей в динамических изображениях, используемых для исключения межкадровой избыточности

Самым простым и универсальным является алгоритм поиска векторов движения макроблоков У = (У„Уу) на основе полного перебора, при котором рассматривается норма разницы сигналов яркости макроблока в текущем кадре и участка опорного кадра с соответствующим сдвигом

Н<У„Уу)= (3 1)

Здесь F - значение яркости, / - временной индекс кадра, (х, у) -пространственные координаты пикселов в кадре, (х0,у0) - координаты левого верхнего утла макроблока, суммирование производится по всем пикселам макроблока Значение У, для которого сумма абсолютных разностей Н<Н0 имеет наименьшее значение, принимается за искомый вектор - Н0 - малая величина, характеризующая допустимую точность компенсации движения в заданной окрестности - N < Ух, Уу < N

Недостатком метода является низкое быстродействие, поскольку для нахождения вектора движения необходимо выполнить 3 (2М + 1)2 операций на каждый пиксел изображения По этой причине он используется только для оценки эффективности других методов

На базе интенсивных исследований различных алгоритмов был создан новый надежный и достаточно быстрый алгоритм анализа движения деталей в динамических изображениях, обеспечивающий увеличение зоны поиска векторов движения и, вследствие этого, повышение качества воспроизведения быстро перемещающихся деталей Этот алгоритм при высокой точности компенсации движения позволил за счет предварительного анализа характера изображения в макроблоке достичь ускорения расчетов в 50 раз и более

В разработанном методе поиска векторов движения осуществляется сравнение уровней только нескольких пикселов, характеризующих рельеф (скелет) макроблока текущего кадра, с соответствующими пикселами в заданной зоне опорного кадра

Н,(К,Уу)= I

(дг, у) — координаты выбранных точек

Р(х,у,0-Р(х-Г у-Г г-1)

л У

(3 2)

Рассмотрены несколько вариантов выбора этих характерных точек - либо с преобразованием уровней пикселов в порядковые статистики, либо с поиском пикселов, уровни которых значительно отличаются от среднего значения. Выигрыш в быстродействии поиска векторов составляет 256/М, где 256 - число пикселов в макроблоке, а М - число выбранных точек, характеризующих скелет макроблока. При М = 16 обеспечивается ускорение поиска векторов движения в 16 раз при уменьшении коэффициента сжатия информации не более i - 3% в случае точности расчета векторов до 0,5 пиксела.

Дополнительно сокращение времени поиска векторов движения реализуется при пространственной передискретизации изображения и предварительном поиске векторов по изображению меньшего размера. Например, при уменьшении пространственного разрешения в два раза с использованием усреднения:

FiJ](.x,y)=-(F(2x, 2y)+F(2x+ \Лу) + F(2*,®+1) + F(2x +1^2v + l))ä (3.3) 4

где Fld'(x,y) - значение пиксела после передискретизации, осуществляется процесс поиска нескольких векторов в окне (-N/2, N/2) и определяется К векторов Sb, КIV при наименьших значениях Н^V):

мт=я,< щу^у s w.tgs... (з,4)

Далее процесс поиска осуществляется в исходных изображениях в областях, определяемых векторами (2Уи. 2F3J, 2VSJ...), и находится наилучшее значение вектора движения в окрестности ±1 пиксел с точностью до 0,5 пиксела. Показано, что при К < 3 процесс поиска векторов осуществляется быстрее более, чем в 50 раз. В таблице 1 приведен размер кодированного потока MPEG-2 (в байтах) для последовательности «Сад цветов» (97 кадров).

Таблица 1.

Конечная точность векторов движения К = 1 К = 2 К = 3 Способ полного перебора

0.5 пиксела 3350937 3297776 3283745 3242122

1 пиксел 3688898 3624819 3606289 3545362

Из этой таблицы следует, что при использовании разработанного метода поиска векторов движения точность их оценки практически совпадает с методом полного перебора. На рис. 3.1. приведен кадр видеопоследовательности «Сад цветов» с найденными векторами движения.

Рис. 3.1. Векторы движения, найденные предложенным способом

Дополнительная возможность компенсации движения деталей в динамических изображениях достигается за счет небольших (в пределах долей пиксела) визуально незаметных пространственных смещений этих деталей

Сущность предложенного метода сводится к замене истинного значения пиксела макроблока в кадре с номером п, имеющего пространственные координаты {х,у} - у™, некоторым другим значением К"™соответствующим небольшому смещению изображения во времени

улей (п) _ у(п) /-1

Х<У х+АУх,у+АГу V-3 ■>)

где ДУх, АУу - координаты вектора небольшого смещения макроблока

Величина смещения АУ = {АУх,АУу} определяется из условия минимизации разностного сигнала

шт. (3 6)

V* у макробюка

где - предсказанное значение пиксела с учетом компенсации движения

Пусть ориентация вектора Д У соответствует случаю, изображенному на рис 3 2В точке, обозначенной как «О», располагается исходный макроблок со значениями пикселов У0 = У,к, в точке, смещенной на один пиксел в направлении е1, - макроблок У\=У,+\,к> в направлении е2 - макроблок У2=У,к+х и в направлении еЗ - У3 = У,+1д+1 Предполагая функцию достаточно гладкой, можно считать

У(АУ) = У„ + АР У¥ + 0((АР VY)2)*Y0 + a,(Yt-Y<¡) + a2(Y2-Y0) + a1(Y,-Y0), (3 7) где УУ - градиент функции, и коэффициенты, характеризующие величины АУх и АУу, не должны превышать доли пиксела р, что обеспечивается при

[О < аг, + а3 < р, о /2

[О < а2 + а, < р.

Рис 3 2 Положение действительной поправки к

целочисленному значению вектора движения макроблока

Значения коэффициентов взвешивания а,,а2,а, определяются системой аиа, + а12а2 + а,}ау =-5„

а1Хсг, + а11а1 + апа2 = -52, (3 9)

а31а,+апа2 +а„а, = -х3, где аш ^В^^.Дг5'«;). т,/ = 1,2,3

V/ VI

На рис 3 3 показаны восстановленные кадры последовательности «Футбол» при различных значениях р Из этого рисунка видно, что статические

изображения без и с применением нового алгоритма практически не отличаются друг от друга. Результаты вычислений приведены в таблице 2,

р = 0 р = 0.25 /> = 0,5

Рис. 3.3.

Восстановленный кадр последовательности «Футбол» при различных значениях максимального вектора смещения

Таблица 2.

Последовательность «Футбол», разрешение 352x240, формат цветности 4:2:0, 105 _____кадров, 25 кадров/с______

Коэффициент квантования Размер файла (байт) Выигрыш по сжатию [%]

рш 0 р = 0,25 р = 0,5 р = 0 Р = 0,25 р = 0,5

4 4717155 4539104 4433831 0 3,9 6,4

8 2665627 2575045 2508722 0 3,5 6,2

16 1365542 1337365 1313466 0 2,1 3,9

Таким образом, метод передискретизации приводит к дополнительному эффекту сжатия на величину порядка 4-6%; этот эффект возрастает с увеличением максимального значения допустимого вектора смещения.

Четвертая глава посвящена проблемам эффективного использования вспомогательных алгоритмов цифрового кодирования цветных динамических изображений.

В частности, разработан и исследован метод формирования промежуточных кадров видеопоследовательностей, который находит применение как п системах видеоконференцсвязи с невысокой пропускной способностью каналов связи, так и при воспроизведении телевизионных изображений на больших экранах,

В последнем случае при частоте кадров 50 Гц оказывается заметной модуляция яркости экрана. Для устранения этого дефекта достаточно увеличить частоту следования кадров до 60 Гц, что реализуется путем использования трех кадров из пяти и формирования трех промежуточных кадров (рис. 4,1).

Разработана методика регулировки потока данных в соответствии с пропускной способностью канала связи при сжатии динамических изображений. Она основана на так называемой R-D модели (Rate-DisCortion), в которой учитываются характеристики изображения, влияющие на выбор параметров квантования. Разработанный алгоритм обеспечивает уменьшение негативного влияния скорости изменения пространственной структуры видео последовательности. Интеллектуальный кодер при этом принимает решение, основываясь, например, на разнице в сложности текущего и предыдущего кадров.

Исходная посшдонагслышиь кадров (50 Гц)

Рсзучьтирующая поспсдовлслыюсть кадров (60 Г и)

I, мсск

16,7 33,3

- копирование

- построение

Следу ющая группа катров

Рис 4 1

Формирование кадров при преобразовании частоты кадров из 50 в 60 Гц

Весьма точное регулирование скорости потока реализуется путем изменения коэффициентов квантования ДКП каждого макроблока, что обеспечивает наилучшее качество восстановленного изображения при заданной пропускной способности канала Перед кодированием каждого макроблока расчетное количество приходящихся на него бит Тмк определяется так

Тмк = САР,/САР,

ОСТ к ОСТ к »

здесь к - номер макроблока, САРк - его сложность, САРостк - сложность

бит, оставшееся для

количество

16 16

незакодированнои части кадра, незакодированной части кадра,

I 16 16

яркости в точке (<,у), ц = —ТУ - средняя яркость макроблока 256 ^ ^

256 1=]

значение

остк совпадает со сложностью уменьшается на САРк

При кодировании первого макроблока САР1 кадра При кодировании к-то макроблока САРОСТ1[ Аналогично, Тостк перед началом кодирования кадра равно количеству бит, отводимых на весь кадр, после кодирования к -го макроблока Тостк уменьшается на Тмк Преимущества помакроблочной регулировки проиллюстрированы на рис 4 2 серыми линиями обозначены результаты помакроблочного регулирования скорости потока, черными - покадрового Очевидно, что при помакроблочном регулировании скорости потока кодирование лучше согласуется с используемой моделью

Существенной дополнительной возможностью уменьшения цифрового потока является использование системы различного разрешения по кадру, что иллюстрируется рис 4 3 Этот метод может найти широкое применение в различных специальных телевизионных системах

70000 r 60000 -50000 -40000 -30000 -

:оооо -toooo -о --10000 --20000 -

о юо ;оо зоо 400

Рис, 4.2.

Заполненность виртуального буфера для последовательности Carphone, формат кадра 176x144, 400 кадров, скорость кодированного потока 300 кбит/с

Использование различного разрешения по кадру

Были проведены теоретические и экспериментальные исследования возможностей -эффективной компрессии стереоскопических динамических изображений в рамках совместимости со стандартами MPEG, Показано, что в режиме масштабирования по времени для кодирования базового слоя, содержащего изображения с левой камеры, допустимо использование только предсказания внутри данной последовательности изображений. В то же время, для предсказания в уточняющем слое, содержащем изображения с правой камеры, может применяться как предсказание только внутри слоя, так и предсказание, опирающееся на изображения базового слоя.

Кодирование базового слоя в соответствии со стандартом MPEG-2 осуществляется часто используемой последовательностью группы кадров 1ВВРВВРВВРВВРВВР, для кодирования уточняющего слоя типы кадров меняются: РВВВВВВВВВВВВВВВ. Проведенные исследования показывают, что в среднем размер 1 кадра превосходит размер В кадра в 5 раз, а Р кадр больше В кадра в 2 раза. Таким образом, при кодировании стереоскопического видео с разделением на базовый и уточняющий слои и использованием оценки различия между двумя изображениями стереопары формируется битовый поток, всего

it

U1VV1P

лишь в полтора раза превосходящий по размеру поток кодирования кадров от одной камеры

Одной из важнейших проблем кодирования динамических изображений является изменение алгоритмов их обработки при резкой смене сюжета, поскольку на предсказание элементов тратятся существенные вычислительные ресурсы Предложен быстрый, эффективный и вычислительно простой метод поиска смены сюжета Он основан на анализе изменения гистограммы распределения яркости в нескольких областях соседних кадров По заданным порогам различия гистограмм оценивается отсутствие или наличие смены сюжета Эта методика может быть также применена для фиксации так называемых «25 кадров»

Также в четвертой главе проведена оценка быстродействия кодирования изображений по стандартам MPEG и показано, что наибольший объем вычислений приходится на поиск и компенсацию движения деталей (~80%), а также на квантование коэффициентов ДКП (~12%)

Материал пятой главы посвящен разработке новых методов оценки качества систем обработки и передачи видеоинформации Многообразие применяемых систем формирования и передачи видеоинформации требует использования метрологического обеспечения аналогового, аналого-цифрового или цифрового канала в целом Такие системы требуют создания принципиально новых способов измерений и соответствующих контрольных и измерительных средств При этом необходимо, чтобы эти средства были совместимы и с традиционными аналоговыми системами

При оценке параметров различного оборудования сжатия цифровой видеоинформации в настоящее время представляет большой интерес разработка методов определения качества цифрового кодирования, использующего стандарты MPEG По этой причине подробно исследованы системные искажения изображений при их внутрикадровом и межкадровом кодировании, предложены варианты их оценки, разработаны элементы тестовых сигналов, особенно чувствительных к тем или иным трансформациям видеосигналов

В частности, переход к системам цифрового телевидения предъявляет определенные требования к форме используемых измерительных сигналов в плане их согласования по спектру с измеряемым каналом Для оценки импульсных характеристик предложено использовать сигналы, форма которых определяется выражением

N

g(0 = slnc(0oO - "То)- а„=а_„> <у0=л7Г0 (5 1)

-N

При N = 10 а0 = 1, а, = 0,4811, а2 = 0,0154, а, = 0,0035, а4 = -0,0027, as = 0,0019,о6 = -0,0014, а7 = 0,0010, а, = -0,0008, о, = 0,006, а10 = -0,0005

Если т„ = Т = V-f форма этого сигнала близка к косинусквадратичному

/ J'p

2Т-импульсу, используемому для оценки аналогового телевизионного канала, но отличается отсутствием спектральных компонент вне пределов граничной частоты f

Для оценки переходных характеристик предложено использовать сигнал, форма которого соответствует функции:

МО = 7. {fiiO^ifc.,

(5.2)

«,(/) = £>>п см5(/-«Т0), ¡/|5 \Я5Т„;Ь, = Ь /м„ - п /Та.

\

При N = 10 6„ = = 0.2824 \Ьг = -0,0349 = 0,014-8 :ЬЛ = -0,0082 = 0,0052 ;

Иь = -0,0036 А = 0,0026 ¡¿>, = -0,0020 -щ =0,0016 ,ЬЩ = -0,0013 = 1.5132 ,

При создании цифровых генераторов измерительных сигналов с использованием ЦАП обязательным является применение так называемой бшс-пред коррекции, которая может быть осуществлена согласно выражению:

13 |

оп + 2 У а, со4п саТ ) = --, (5.3)

4 4

где =—G, а, = — ж л

sinc((y7;./2) (-1)'

fi(2i +1)"

, G = У ( - = 0.915965594

f JU-T / ■ ■

постоянная

£Z(2k +1);

Катал а на, Г.- интервал дискретизации.

На базе этих расчетов созданы специальные сигналы, предназначенные для измерений каналов «SECAM/PAL - цифровой участок - SECAM/PAL».

Разработан ряд специальных динамических испытательных таблиц с изменением сигналов по положению и уровню в смежных строках и кадрах. Их использование позволяет проанализировать практически все виды искажений изображений, которые могут возникнуть в каналах «SECAM/PAL - MPEG - SECAM/PAL». В частности, на рис. 5,1 приведено изображение одного кадра испытательной таблицы для обьективного анализа характеристик таких каналов.

Рис. 5,1. Фрагмент динамической испытательной таблицы для анализа каналов «SECAM/PAL - MPEG - SECAM»

Для субъективной оценки качества кодирования и передачи сигналов в таких каналах были разработаны специальные динамические испытательные таблицы, отдельные кадры которых приведены на рис. 5.2. Таблица в виде последовательности циклически изменяющихся кадров содержит элементы для анализа как специфических искажений, возникающих при цифровом кодировании в соответствии со стандартами MPEG, так и искажений в аналоговых ТВ каналах.

н ■ ■ >УЬГ Iм,и

8 о н;

^ к Я

м ■ им Я ■ M b«

is ■

fl Q I у

, Ч ' I

Life

fr и и ■ M,i' м и J

Рис. 5.2.

Кадры испытательной таблицы «SECAM - MPEG - SECAM»

Для обеспечения высокой точности гармонического анализа видео- и аудиосигналов разработаны принципы построения новых высокоэффективных оконных функции.

Поскольку оконные функции симметричны относительно средины временного интервала -Т/2 <t< Т/2 и ограниченны по длительности этим интервалом, они могут быть представлены с использованием косинусоидальных базисных функций с периодами, кратными интервалу Т:

400 =

1 + 2]Гап1 соз2ятх

Н,+Ф

, -1/2 й х < 1/2,

(5.4)

г де Х = 1/Т - нормированный временной интервал. Если N - число дискретных эквидистантных отсчетов сигнала на интервале Т, то М й [N/2], Нормированный спектр такой функции представим в виде:

ч

Р(у) = зтелу + атсл-(у + ш) + 5тсл-(у-т)]. |у| <со, (5.5)

□1=1

где у = (уТ/2л- = П" - нормированная частота.

Один из вариантов основан на минимизации мощности спектральных компонент окон (в среднеквадратичном смысле) вне пределов заданного интервала частот [-С, С]:

}F1(yidy + jF!(y)dy= |F:(y)dy-jF4y)dy=.min

(5.6)

Из этого соотношения достаточно легко получить систему уравнений для

вычисления коэффициентов ат (1 < т < М):

! с

ат -- |Г(_с)[5тсл,(у + я;) + 5тся'(7-АИ)]с6;, (5.7)

^ -с

Доказано, что ага асимптотически по модулю стремятся к величинам и зависят только от параметра С и индекса ш.

•■¿-чх+т.

2Г«1 V. m J

(яш)'

Таким образом, при любых ш выполняется неравенство |ат|>|ат.,|, что определяет быструю сходимость рядов (5.4). Следует заметить, что указанные соотношения при соответствующих значениях параметра С определяют, в том числе, формы широко используемых оконных функций (см. таблицу 3),

Таблица 3

М С Максимальный уровень боковых лепестков Wmax, дБ Примечания, 5 (показатель качества оконной функции)*

1 1,0 -26,6 5 = 4,67%

1,637 -42,7 Окно Хэмминга, 5 = 4,59%

2 2,32 -51,7 Точное окно Блэкмана, 5 = 4,89%

3 2,12 -46,4 Окно Кайзера-Бесселя, а = 2,0, 5 = 4,75%

4 3,0 -68,5 Окно Барсилона-Темеша, а = 3,0,5 = 5,25%

5 5,0 -119,1 5 = 5,75%

6 6,0 -144,9 5 = 5,87%

7 7,0 -170,6 6 = 5,93%

* 5 = 100[ДРш-ДРздб]/ ДРздб, % - относительная разность шумовой полосы оконной функции и ширины ее полосы по уровню ЗдБ

Другой предложенный способ синтеза эффективных оконных функций основан на расчете специальных финитных функций, форма которых близка с заданной точностью к форме их же спектра

Преобразуем аргумент функции (5 4) - х=у/(М+1) - так, чтобы временной интервал совпадал с относительным временным отрезком [-{М+1), (М+1)]

и(у) =

1 + 2^атсоз(лту/(М + 1)) / 1 + 2£а

- (М +1) < у < (М +1)

Вне пределов указанного интервала и(у) тождественно равна нулю Если выполняется соотношение

1 + 2£(-1)-ая=0,

(5 8)

(5 9)

то функции БСу) и и(у) совпадают в точках у = - (М+1), у = 0, у = (М+1)

Учитывая, что функции (5 8) и ее производная на границах интервала [-(М+1), (М+1)] также равна нулю, все они обладают скоростью спада боковых лепестков не менее 18 дБ на октаву

Функция Р(у), близко совпадающая с окном и(у) и обладающая минимальным размером боковых лепестков (в среднеквадратичном смысле), может быть определена системой уравнений

1 + 2]Г ат cos(mnk /(М +1))

1 <к<М,

(5 10)

1 + 2][Х

т=1

где 1 + 2]Гат =л/2(М + 1), М>1, и когерентное усиление такой оконной функции

Ш=1

СА = 1/л/2(М + 1)

При М > 3 система (5 10) содержит п =

М-1

зависимых уравнении

(операция [•] - взятие целой части) Следовательно, если в ней исключить п уравнений, функции и(у) и Б(у) будут совпадать во всех (2М + 3) точках оси абсцисс

Для вычисления всех коэффициентов оконной функции (5 10) систему можно дополнить уравнениями либо равенства и(у) и ¥(у) при нецелых значениях у, либо равенства нулю высших производных и(у) и/или Б(у) при у = М + 1, что, в свою очередь, приводит к увеличению скорости спада боковых лепестков Фурье-спектра оконной функции

Результаты синтеза оконных функций с применением метода соответствия их формы и формы их спектра на относительном временном/частотном интервале [-(М+1), (М+1)], М < 9, приведены в таблице 4 Для сравнения на рис 5 За (М=1) и 5 4а (М=9) приведены кривые отклонения функций Б(у) и и(у) на заданном интервале в процентах относительно их максимального значения, равного 1, при у = 0, а на рис 5 36 и 5 46 изображены логарифмы модуля преобразования Фурье для этих оконных функций Заметим, что при М=9 различие функций Р(у) и и(у) составляет не более 3 • 10""%

Таблица 4

м \Утах, ДБ СА ДБ,,,, бин АБздв, бин 8,% ДРб1Б, бин

1 -31,5 0,5000 1,5000 1,4406 4,12 2,0000

3 -91,1 0,3536 2,0339 1,9275 5,52 2,7058

5 -140,5 0,2887 2,4768 2,3404 5,83 3,2935

7 -194,0 0,2500 2,8503 2,6886 6,01 3,7890

9 -250,4 0,2236 3,1823 2,9997 6,09 4,2300

Рис 5 3

Характеристики оконной функции при М = 1 (окно Хеннинга)

Рис 5 4

Характеристики оконной функции при М = 9

Таким образом, разработанные критерии оптимизации оконных функций обеспечивают создание высокоэффективных компьютерных систем прецизионного анализа спектра исследуемых сигналов, обнаружения отдельных тонов в сигнале, содержащем множество гармонических составляющих и др

Кроме оценки спектра сигналов требуется обеспечить измерения и контроль основных параметров и качественных показателей каналов различных систем видеовещания Основная задача при этом - минимизация погрешностей оценки характерных уровней измерительных сигналов Рассмотрен ряд вариантов обработки измерительных сигналов

1 При оценке постоянных уровней сигналов наибольшее подавление помехи может быть получено при использовании оптимальной линейной фильтрации Если в точке измерения 2М производных сигнала равны нулю, то для оптимального фильтра нижних частот с граничной частотой /0 при помехе с равномерным спектром АЧХ равна

АГ(/)= l + /</„ , (5 11)

а коэффициенты В2, удовлетворяют системе уравнений

УЧ-1)*"' ——— = —-—, 1 < s < А/ (5 12)

tT 2s+2k+\ 2к+\ v '

При М=2 и эквивалентной шумовой полосе фильтра, равной 0,5 МГц, в случае помехи с равномерным спектром до f^ = 6 МГц уменьшение ее эффективного напряжения составляет Vl2 раз

2 Для оценки характерных уровней сигналов при наличии флуктуационных и импульсных помех эффективно использование порядковых статистик В алгоритм функционирования системы анализа данных заложено использование уинсоризованного среднего

1

(г+ !)(*„,+*„.,)+ ZX<

r = 1 или г = 2 (5 13)

При нормальном законе распределения результатов измерений и л >10 эффективность такой оценки весьма высока (более 0,95)

Основную информацию об энтропийном отклонении результатов измерений несут крайние порядковые статистики В этом плане при нормальном законе распределения особый интерес имеет оценка (эффективность более 0,97)

Entr(X) = аЩ = - 2. + 1)(Хл+1_, - X,) (5 14)

3 Выделение огибающей синусоидальных сигналов u(t) = U cos(&* + <р) производится путем нахождения с помощью ДПФ преобразования по Гильберту r[u(i)] = U sin(&>/ + <р) и вычисления амплитуды по формуле

и = 4{и{,))г +(r[i/(i)D2 (5 15)

4 Использование преобразования Гильберта позволяет эффективно оценивать фазовые соотношения в синусоидальных сигналах, в частности, дифференциальную фазу цветовой поднесущей Исходно в каждой дискретной

точке определяется значение фазы ¡р(к)=А1^

и(к) '

\<к<Ы, затем подбирается

рассчитывается фазовая характеристика <р(к) = <р(к) + 2т-, причем / таким образом, что <р(к) > <р(к -1) и 7р(к)-ф(к- 1)<л-

Пусть изменение фазы должно оцениваться относительно фазы поднесущей в области дискретного отсчета к-К Тогда значение фазы и среднее значение изменения фазы в этой точке определяются в области К - к„ <к < К + ка как

ф(К) =

1

^<р(К-п) + <р(К + п)

, Д (р =

1

а характеристика дифференциальной фазы определяется по формуле

<Рд(к) = ё(К)-ф(К)-А<р(к-К), К <к <И (5 16)

5 При вычислении частоты сигнала помимо его преобразования по Гильберту производится анализ спектров производных сигнала и его составляющей Гильберта Вычисление производных связано с умножением спектральных составляющих на их номер при О<»<N/2 и на величину (А'-п) при И/2<п<Ы-\

Оценка частоты после ОДПФ проводится по формуле 1

(5 17)

(»■да)2

где и'(к), Г'[и(&)] - производные сигнала и его преобразования по Гильберту соответственно

6 В ряде случаев удобно анализировать экстремальные значения сигналов непосредственно по дискретным отсчетам

Если дискретизация сигнала осуществляется через интервал Л/, то его дискретные отсчеты равны

х = Асов

(п-1)Ах + <р — ~

+ * +

(5 18)

где А и - соответственно амплитуда и круговая частота синусоидального сигнала, р = &у0 - начальная фаза, В - постоянный уровень сигнала, Дх = <у0Д/, Е,и и дискретные значения помехи, определяющей изменение положения

импульсов дискретизации, и аддитивной помехи

Алгоритм поиска положений экстремальных значений сигнала с одновременной оценкой размаха сигнала заключается в вычислении значений

(5 19)

И = 1

где ап - коэффициенты взвешивания отсчетов, соответствующие условиям безыскаженной оценки постоянной составляющей и экстремума синусоидальной составляющей сигнала -

га„ = 1 и соб

(и--) Дх

- 1

(5 20)

Минимизация дисперсии помехи обеспечивается при ]Г<з;; => min и

соответствует значениям

N +1

ап = а, + аг cos (п---—) Дх, \ <п < N, (5 21)

, , sin NAx sm(NAx/2) , N +1

где коэффициенты равны а, =-, а2 = —--- и а„ = , 1 < п <-

NsinAx jVsin(Ax/2) 2

При этом коэффициент уменьшения дисперсии помехи составляет

1 + 2('"2Qrl)24, (5 22)

HN Л * N " h N(1 + 0, -2al) ^ N(l + a,-2a22)

öv = ^ + —- эффективность оценки величины в точке tN = r0 + +1 А/ 1 + a, - 2 a2 2

Если эта точка совпадает с положением t максимума сигнала, то при

отсутствии помех Х„ = А +В Если же эта точка совпадает с положением

минимума, то XN = В-А Учитывая, что максимальный сдвиг точки tN

относительно экстремума составляет -/*|< Д//4, максимально возможная

относительная погрешность оценки величины А составляет Д^<-^-(Дх) 100%

Задавшись величиной Д_, < 0,25, получим требуемое значение величины Дх = 0,2 Положение максимума или минимума сигнала уточняется по формуле

2

где знак «+» соответствует случаю, когда при поиске максимума XN > Х„_г, а при поиске минимума XN < Х„_г, в противном случае используется знак «-»

7 Оценка эффективного напряжения флуктуационных помех и амплитуд синусоидальных помех производится также с помощью БПФ интервала одной из строк кадра, в которой измерительный сигнал либо отсутствует, либо плавно изменяется, занимая спектр в низкочастотной области Для анализа спектра помех при преобразовании применяются предложенные эффективные оконные функции

Шестая глава посвящена практической реализации результатов исследований систем цифровой обработки изображений и оценки ее качества

К новым разработкам относится система видеокодирования VPhone (рис 6 1), на базе использования которой реализованы

- аппаратура видеовещания в составе системы спутниковой связи «Приморка», осуществляющая трансляцию информации по каналам с пропускной способностью от 32 до 8192 кбит/с (отмечено премией Правительства РФ),

- система спутникового интерактивного вещания «Вуличне Телебачення», в состав которой входят аппаратно-студийный комплекс с центральным узлом администрирования сети и 50 мобильных станций приема/передачи видеоинформации с улиц различных городов и поселков Украины,

- система дистанционного образования Российского Нового Университета, реализующая видеоинформационную связь с 8 филиалами по ISDN каналам,

iV-2±|--Щ

4 Ах2

Ах, (5 23)

- система дистанционного образования Современной Гуманитарной Академия, использующая спутниковую и наземную ссть свят и объединяющая 70 абонентских терминалов в центральном ВУЗе И его филиалах.

Реализована модель принципиально новой системы мобильного узкополосного мультимедийного вещания AVIS, которая обеспечивает существенное повышение эффективности использования VHF-диапазон а частот. Предполагается при сохранении сетки частот использовать цифровые методы передачи информации, что позволяет в канале с полосой пропускания 200 - 250 кГц передавать либо до 15 звуковых стерсопрограмм, либо одну видеопрофамму со стереозвуковым сопровождением. Результаты разработки отражены в двух вкладах РФ в МСЭ-Р.

На базе проведенных исследований и разработок созданы следующие измерительные устройства и системы:

- видеоанализаторы серии ВК, реализующие функции 12 измерительных приборов, обеспечивающих генерацию тестовых сигналов и таблиц, а также оценку их искажений в каналах телевизионного вещания;

- аудиоанализаторы серии АК, реализующие функции 8 измерительных приборов, обеспечивающих генерацию тестовых сигналов и оценку параметров каналов передачи моно- и стереозвуковых сигналов:

- комплекс измерительный телевизионный, на базе применения которого создана Многоканальная система контроля сигналов изображения и звукового сопровождения в Московском Региональном центре Останкино ФГУП РТРС, обеспечивающая анализ качества сигналов 18 программ телевизионного вещания г. Москвы;

- комплекс измерений и контроля телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э (рис. 6.2), обеспечивающий автоматические измерения и двухуровневый допусковый контроль параметров и качественных показателей сигналов изображения и звукового сопровождения эфирного вещания и вещания в сетях кабельного телевидения.

Все разработанные и серийно выпускаемые измерительные приборы и системы зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений, имеют сертификаты об утверждении типа средств измерений Федерального Агентства по техническому регулированию и метрологии, а также сертификаты соответствия в системе «Электросвязь».

Рис. 6.1. Абонентский терминал системы VPlione

bw

Рис. 6,2, Комплекс Измерений и контроля

телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕС'ТЕР-Э

В заключении приводятся наиболее важные результаты исследований и разработок, совокупность которых является обобщением и решением крупной научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение, что подтверждается внедрением созданных систем и устройств, удостоверенным восемью актами, приведенными в приложении. Вместе с тем результаты диссертационной работы характеризуют новое перспективное научное направление, позволяющее решать проблемы создания высокоэффективных методов цифровой обработки изображений на базе разработанных методов ее оценки,

К числу существенных результатов диссертационной работы необходимо отнести следующее,

1, Разработаны новые методы повышения эффективности внутрикадрового кодирования, основанные на создании рельефа максимально допустимой погрешности изменения уровней пикселов и подборе коэффициентов квантования в блоках. Создана методика расчета банков вейвлет КИХ-фильтров, основанная на решении нелинейных уравнений с помощью системы символьной математики,

2, Разработаны новые высокоэффективные методы поиска векторов движения блоков в динамических изображениях путем оценки величины контрольной суммы попиксельных разностей лишь в специальным образом выбранных опорных точках, а также с использованием передискретизации кадров. Исследованы дополнительные возможности компенсации движения деталей в динамических изображениях за счет незаметного для восприятия смещения воспроизводимых детален.

3, Исследованы и разработаны алгоритмы формирования промежуточных кадров динамических изображений, что имеет особое значение при воспроизведении изображений телевидения высокой четкости на больших экранах. Разработаны алгоритмы кодирования стереоскопических изображений в рамках совместимости со стандартами MPEG, позволяющие обеспечить формирование битового потока, лишь в 1,5 раза превосходящего поток кодирования от одной камеры. Разработан новый принцип стабилизации битового потока кодируемой последовательности кадров. Предложен новый принцип анализа смены сюжета в последовательностях динамических изображений.

5, Проведен анализ системных искажений изображений при цифровом кодировании в соответствии со стандартами MPEG, разработаны формы элементов тестовых статических и динамических изображений и методы оценки

их искажений при внутрикадровой и межкадровой цифровой обработке видеопоследовательностей Разработаны высокоэффективные методы цифровой обработки измерительной информации, включая методы синтеза новых высокоэффективных оконных функций, обладающих уровнем боковых лепестков существенно меньше -150 дБ

6 В рамках проведенных исследований и разработок при непосредственном участии и руководстве автора создан и внедрен в эксплуатацию ряд устройств и систем компрессии, передачи и приема аудиовизуальной информации, а также аппаратура измерений и контроля таких систем

Основное содержание диссертации отражено в следующих источниках

1 Дворкович В П , Дворкович А В Расчет банков фильтров дискретного вейвлет-преобразования и анализ их характеристик //Цифровая обработка сигналов -2006 -№2 - С 2-10

2 Дворкович А В Синтез эффективных оконных функций для оценки параметров сигналов с помощью ДПФ // Радиотехника - 2005 - № 5 - С 2534

3 Зубарев Ю Б , Дворкович В П , Дворкович А В Проблемы и перспективы внедрения информационных мультимедийных систем в России //Электросвязь -2004 -№10 - С 11-16

4 Дворкович А В , Быстров С В Методика регулировки потока при сжатии динамических видеоизображений // Цифровая обработка сигналов - 2003 -№2 - С 12-16

5 Дворкович А В Особенности построения программного телевизионного кодера MPEG-2//Цифровая обработка сигналов -2002 -№ 1 -С 10-11

6 Дворкович А В Новый метод расчета эффективных оконных функций, используемых при гармоническом анализе с помощью ДПФ //Цифровая обработка сигналов -2001 -№2 - С 49-54

7 Дворкович А В Еще об одном методе расчета эффективных оконных функций, используемых при гармоническом анализе с помощью ДПФ //Цифровая обработка сигналов -2001 -№3 - С 13-18

8 Компьютерный масштабируемый видеокодек для узкополосных каналов связи / В П Дворкович, А В Дворкович, Г Н Мохин, А Ю Соколов //Электросвязь - 1999 -№10 - С 41-43

9 Единые принципы сжатия цветных динамических изображений различного разрешения / В П Дворкович, А В Дворкович, Г Н Мохин и др // Цифровая обработка сигналов - 1999 - № 1 - С 27-35

10 Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений /ВП Дворкович, А В Дворкович, Ю Б Зубарев и др , Под ред Ю Б Зубарева и В П Дворковича - М МЦНТИ, 1997 - 216 с

Издание второе, переработанное и дополненное - М HAT, 1997 - 256 с

11 Патент 2122295 (РФ) Способ покадрового сжатия изображений /ВП Дворкович, Г Н Мохин, В В Нечепаев, А В Дворкович // Б И -1998

12 Патент 2137194 (РФ) Способ анализа векторов движения деталей в динамических изображениях / А В Дворкович, В П Дворкович, Ю Б Зубарев, А Ю Соколов // Б И - 1999

13 Патент 2182727 (РФ) Способ поиска векторов движения деталей в динамических изображениях / А В Дворкович, В П Дворкович, А Ю Соколов//Б И -2002

14 Патент 2182746 (РФ) Способ цифровой обработки динамических изображений / А В Дворкович, В П Дворкович, Г Н Мохин, А Ю Соколов // Б И - 2002

15 Патент 2219676 (РФ) Способ трансляции информационного телевидения / А В Дворкович, В П Дворкович, Ю Б Зубарев и др // Б И - 2003

16 ITU-R Document 6Е/336-Е, 6М/133-Е Increase of the Band 8 (VHF) Utilization Efficiency - ITU-R, 3 March 2006 - 9 p

17 ITU-R Document 6M/150-E Technical Report Digital Mobile Narrowband Multimedia Broadcasting System AVIS - ITU-R, 14 August 2006 - 12 p

18 Дворкович В П , Нечепаев В В , Дворкович А В Анализ эффективности цифровых методов сжатия телевизионных изображений // II Международная конференция по спутниковой связи ICSC'96 Докл - 1996 -Т 2 - С 46-53

19 Дворкович AB, Дворкович ВП, Макаров ДГ Компьютерная метрология телевизионного канала // Прогресс технологий телерадиовещания Материалы Междун конгресса HAT Докл -М,1997 - С 94-102

20 Дворкович А В, Мохин Г Н, Соколов А Ю Особенности построения программного кодека видеоконференцсвязи // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 1 Междун конф -М,1998 - Т 3 -С 188-190

21 Дворкович AB, Мохин ГН, Нечепаев В В Об эффективности цифровой обработки статических изображений //Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 1 Междун конф - М, 1998 - Т 3-С 202-204

22 Характерные искажения изображений при цифровом кодировании MPEG и тестовые сигналы для оценки качества кодирования / А В Дворкович, В П Дворкович, Д Г Макаров и др // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 1 Междун конф -М,1998 -Т 3 - С 221-235

23 Дворкович В П , Дворкович А В , Макаров Д Г Высокоточные измерения параметров и качественных показателей телевизионного канала //Метрология и измерительная техника в связи - 1998 -№3 - С 17-21

24 Единые принципы сжатия цветных динамических изображений различного разрешения / А В Дворкович, В П Дворкович, Г Н Мохин и др // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 2 Междун конф - М , 1999 - Т 3 - С 688-693

25 Испытательные таблицы для измерения качества цифрового и аналогового телевизионного вещания / А В Дворкович, В П Дворкович, Д Г Макаров и др //625 - 1999 - № 8 - С 36-42

26 Дворкович А В , Дворкович В П , Соколов А Ю Эффективные алгоритмы MPEG-кодирования динамических изображений различного разрешения //Прогресс технологий телерадиовещания Материалы Междун конгресса HAT Докл -М, 1999 - С 157-160

27 Компьютерная методология аналогового и цифрового телевизионного вещания / А В Дворкович, В П Дворкович, Д Г Макаров и др // Прогресс технологий телерадиовещания Материалы Междун конгресса HAT Доки -М , 1999 - С 193-199

28 Дворкович А В, Дворкович В П Метрологическое обеспечение аналого-цифрового ТВ-канала // Прогресс технологий телерадиовещания Материалы Междун конгресса HAT Докл - М , 2000 - С 225-231

29 Зубарев Ю Б, Дворкович В П, Дворкович А В Актуальные вопросы внедрения новейших Российских разработок в области мультимедийных систем связи // Внедрение новейших информационных технологий на сети технологической связи газовой отрасли Докл конф -М,2001 -С 12-19

30 Дворкович А В Универсальный телевизионный измеритель -видеоанализатор компьютерный ВК-1/2 //Контрольно-измерительные приборы и системы -2001 -№2 - С 12-18

31 Новый метод прецизионного измерения затухания несогласованности входов и выходов телевизионных устройств /ВТ Басий, В П Дворкович, А В Дворкович, Д Г Макаров // Метрология и измерительная техника в связи -2001 - № 4 - С 18-24

32 Дворкович А В , Иртюга В А Универсальный измеритель звуковых сигналов - аудиоанализатор компьютерный АК-1 //Контрольно-измерительные приборы и системы -2002 -№2 - С 20-24

33 Дворкович А В Метрология аналого-цифровых систем телевизионного вещания // Отраслевой ежегодник «Связь России» - М Связь Издат, 2002 -С 461-474

34 Дворкович А В, Маклаков Д В Метрология цифрового потока MPEG-2 // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 5 Междун конф -М , 2003 - Т 1 - С 430

35 Дворкович А В , Мингазов И Д Особенности программной реализации цифрового телевизионного кодера MPEG-2 // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 5 Междун конф - М , 2003 - Т 1 - С 431

36 Дворкович А В, Нечепаев В В О модели интерактивной системы взаимодействия мультимедийных терминалов // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 6 Междун конф - М , 2004 - Т2-С 112114

37 Дворкович А В, Мингазов И Д Методика построения промежуточных кадров видеопоследовательности // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 6Междун конф -М,2004 - Т 2 - С 132-134

38 Дворкович А В Новые технологии видеокодирования в стандарте Н 264 // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 7 Междун конф -М , 2005 - Т 2 - С 498-502

39 Новая система мультимедийного вещания на мобильного абонента / В П Дворкович, А В Дворкович, В А Иртюга, В В Тензина // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 7 Междун конф - М , 2005 - Т 2 - С 505-509

40 Дворкович А В Новый стандарт видеокодирования Н 264/AVC -альтернатива стандарту MPEG-2 // Телевидение передача и обработка изображений Материалы 4 Междун конф - С -Пб , 2005 - С 29-31

41 Новая аудиовизуальная информационная система /ВП Дворкович, А В Дворкович, В А Иртюга, В В Тензина // Broadcasting Телевидение и радиовещание - 2005 - № 5 - С 52-56

42 Как эффективно использовать каналы ОВЧ ЧМ вещания / В П Дворкович, А В Дворкович, В А Иртюга, В В Тензина // Труды НИИР - М , 2005 - С 49-55

43 Дворкович А В Эффективное кодирование видеоинформации в новом стандарте Н 264/AVC // Труды НИИР - М , 2005 - С 56-69

44 Видеоинформационная система в современном вузе / В А Зернов, Д С. Карпенко, В П Дворкович, А В Дворкович // Высшее образование сегодня -2005 -№12 - С 9-13

45 Дворкович А В Проблемы и перспективы IP TV // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 8 Междун конф - М , 2006 - Т 1 - С 3-6

46 Система мобильного узкополосного мультимедийного вещания / А В Дворкович, В П Дворкович, В А Иртюга и др // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 8 Междун конф - М , 2006 - Т 1 - С 813

47 Дворкович А В, Мингазов И Д Особенности кодирования стереоскопических видеоизображений в рамках совместимости со стандартом MPEG // Цифровая обработка сигналов и ее применение Докл 8 Междун конф - М , 2006 - Т 2 - С 378-379

48 Дворкович А В Видеоинформационные IP-системы // 625 - 2006 - № 5 - С 87-94

49 Видеоанализатор ВК-2 - прибор нового поколения измерений и контроля качественных показателей каналов передачи телевизионных сигналов / В П Дворкович, А В Дворкович, Д Г Макаров и др // Контрольно-измерительные приборы и системы - 2006 - № 5 - С 22-26

50 Повышение эффективности использования VHF-диапазона частот за счет перехода на цифровое вещание AVIS / В П Дворкович, А В Дворкович, В В Тензина и др // Труды НИИР - М , 2006 - С 34-43

Введение.

Глава 1. Анализ методов цифровой обработки динамических изображений и оценки их качества.

1.1. Видеоинформационные приложения и объем цифровой информации.

1.1.1. Монохромное и цветное телевидение.

1.1.2. Телевидение повышенной, высокой и сверхвысокой четкости, «цифровое кино».

1.1.3. Видеотелефония и видеоконференцсвязь, домашнее видео.

1.2. Основные методы устранения статистической избыточности дискретных данных.

1.3. Кодирование с преобразованием отсчетов сигнала.

1.4. Квантование с линейным преобразованием.48.

1.5. Статистика изображений.

1.5.1. Статистика монохромных изображений.

1.5.2. Статистика монохромных изображений с преобразованием.

1.5.3. Статистика цветных изображений.

1.6. Сокращение визуальной избыточности.

1.6.1. Заметность пространственных изменений яркости.

1.6.2. Заметность временных изменений яркости изображений.

1.6.3. Влияние помех.

1.6.4. Специфические особенности восприятия цветов.

1.6.5. Методы субъективной оценки качества изображений.

1.7. Основные методы сжатия изображений.

1.7.1. Импульсно - кодовая модуляция.

1.7.2. Кодирование изображений с предсказанием, дифференциальная импульсно-кодовая модуляция.

1.7.3. Внутрикадровое предсказание.

1.7.4. Межкадровое предсказание, оценка движения.

1.7.5. Групповое кодирование изображений.

1.7.6. Дискретные линейные ортогональные преобразования.

1.7.7. Дискретное преобразование Фурье.

1.7.8. Преобразование Хаара.

1.7.9. Преобразование Уолша - Адамара.

1.7.10. Дискретное косинусное преобразование (ДКП).

1.7.11. Преобразование Кархунена-Лоэва.

1.7.12. Квантование коэффициентов преобразования.

1.7.13. Кодирование коэффициентов преобразования.

1.8. Основные стандарты видеокомпрессии.

1.8.1. Н.261.

1.8.2. Н.263.

1.8.3. MPEG-1 и MPEG-2.

1.8.4. MPEG-4.

1.8.5. Н.264.

1.9. Общие принципы оценки качества формирования, передачи и воспроизведения видеоинформации.

1.9.1. Измерения в аналоговых и аналого-цифровых телевизионных системах.

1.9.2. Измерения в цифровых телевизионных системах.

1.9.3. Характерные искажения при цифровом кодировании видеоинформации.

1.9.4. Согласование формы измерительных сигналов со спектром канала передачи.

1.10. Выводы.

Глава 2. Разработка эффективных методов кодирования статических изображений.

2.1. Заметность пространственных изменений яркости изображений.

2.2. Заметность пространственных изменений цветности изображений.

2.3. Повышение качества кодирования в MPEG-подобных алгоритмах видеокомпрессии.

2.4. Повышение эффективности компрессии статических изображений с использованием вейвлет-преобразований.

2.5. Выводы.

Глава 3. Разработка эффективных алгоритмов анализа и компенсации движения деталей в динамических изображениях.

3.1. Основные методы анализа движения.

3.1.1. Метод полного перебора.

3.1.2. Логарифмический, трехшаговый, иерархический методы.

3.1.3. Методы, основанные на оптическом уравнении.

3.1.4. Использование временной и пространственной корреляции для поиска векторов движения.

3.1.5. Использование временной и пространственной корреляции векторов с оптимизацией возмущения битового потока.

3.1.6. Метод полного перебора с преобразованием Фурье.

3.1.7. Методы фазовой корреляции.

3.1.8. Методика MVFAST.

3.2. Новый метод анализа движения по опорным точкам.

3.3. Дополнительные возможности компенсации движения деталей в динамических изображениях.

3.4. Выводы.

Глава 4. Специфические особенности использования эффективных алгоритмов цифрового кодирования динамических изображений.

4.1. Методика построения промежуточных кадров видеопоследовательности.

4.2. Методика регулировки потока при сжатии динамических видеоизображений.

4.3. Особенности кодирования стереоскопических видеоизображений в рамках совместимости со стандартом MPEG.

4.4. Анализ смены сюжета.

4.5. Оценка быстродействия кодирования изображений.

4.6. Выводы.

Глава 5. Новые методы оценки качества систем обработки и передачи видеоинформации.

5.1. Анализ системных искажений изображений при их цифровом кодировании и методы их оценки.

5.2. Синтез измерительных сигналов и изображений для объективной и субъективной оценки качества изображений.

5.3. Разработка новых высокоэффективных оконных функций для прецизионных измерений с использованием БПФ.

5.4. Синтез алгоритмов обработки измерительных сигналов при цифровых измерениях качественных показателей каналов аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевидения.

5.5. Выводы.

Глава 6. Практическая реализация результатов исследований систем цифровой обработки изображений и оценки ее качества.

6.1. Система видеокодирования VPhone.

6.1.1. Телевизионный компьютерный кодер VCod-C.

6.1.2. Системы спутникового интерактивного телевещания.

6.1.3. Системы дистанционного образования Российского Нового Университета и Современной Гуманитарной Академии.

6.2. Система мобильного узкополосного мультимедийного вещания.

6.3. Компьютерные измерительные приборы.

6.3.1. Видеоанализаторы компьютерные серии ВК.

6.3.2. Аудиоанализатор компьютерный АК-1.

6.3.3. Комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВ.

6.3.4. Комплекс измерений и контроля телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э.

6.4. Выводы.

Технической основой создаваемой в России информационной среды становятся современные мультимедийные системы, обеспечивающие цифровую передачу динамических изображений, речи, звука и иных данных по каналам с различной пропускной способностью (видеотелефон, видеоконференцсвязь, интерактивные телевизионные системы и пр.) [212].

Внедрение мультимедийных систем различного назначения решает проблемы:

- создания высококачественных систем интерактивного цифрового телевизионного вещания при удовлетворении постоянно возрастающих запросов на частотные присвоения систем связи без пересмотра частотных планов;

- разработки и внедрения принципиально новых систем мобильного телевидения;

- создания принципиально новых интерактивных систем опроса общественного мнения;

- обеспечения деятельности органов государственной власти;

- создания мобильной видеоконференцсвязи между центральными учреждениями и удаленными центрами и районами, а также удаленных районов между собой;

- обеспечения сбора и распространения информации различного экономического и политического характера, доводимой органами власти до сведения населения, например, популяризации проводимых властями программ, акций, мероприятий;

- реализации оперативного наблюдения за объектами и дистанционного управления, например, в случаях аварий и чрезвычайных ситуаций;

- оптимизации лечебной и профилактической деятельности, созданию систем мобильной телемедицины;

- создания систем дистанционного обучения на базе ведущих ВУЗов, расширения системы подготовки абитуриентов и пр.; *

- поддержки малого бизнеса, проведения рекламных мероприятий;

- организации системы Internet для сельских школ и др.

Требования замены морально и физически устаревших основных технических средств вещания вызывают необходимость внедрения новых прогрессивных комплексов и систем. В этих обстоятельствах, учитывая присоединение России к Европейской DVB-системе, целесообразным и экономичным является переход к цифровым системам.

В России только за счет использования имеющихся технических средств для передачи многопрограммного цифрового телевидения экономический эффект по самым скромным оценкам может составить несколько миллиардов рублей в год.

Актуальность научно-технической проблемы

Внедрение мультимедийных систем в России связано с решением пяти наиболее важных основных проблем [273, 275]:

- эффективного использования мирового опыта по созданию и применению систем цифровой обработки и передачи информации;

- разработки стандартов России по системам формирования и передачи по каналам связи различных видов цифровой информации;

- разработки и внедрения собственных мультимедийных систем и соответствующей аппаратуры;

- обучения студентов и специалистов для обеспечения разработок, производства и эффективной эксплуатации таких систем;

- создания средств метрологии мультимедийных систем.

Необходимость и эффективность внедрения цифровых систем в России связаны с требованиями:

- достижения на современном этапе развития видео- и аудиоинформационных систем нового уровня качества воспроизведения изображений и звука;

- удовлетворения постоянно возрастающих запросов на частотные присвоения систем связи без пересмотра частотных планов;

- развития цифровых систем передачи видео и звуковых данных при существенном увеличении объема передаваемой сопутствующей информации;

- постепенной замены существующего линейного, передающего, коммутационного и другого оборудования, систем технической видеозаписи и хранения информации на цифровые, более прогрессивные, и т.д.;

- создания высоконадежных систем передачи информации с эффективной системой защиты от несанкционированного приема;

- интегрирования России в общемировую систему телекоммуникаций с учетом тенденций перехода к мультимедийным системам многопрограммного телевидения и телевидения высокой четкости в глобальном масштабе.

Решение этих проблем, по сути, может устранить наше отставание в развитии информационных технологий.

Проводимые во всех технически развитых странах разработки алгоритмов и аппаратуры сокращения объема, рационального пакетирования и передачи по каналам связи с различной пропускной способностью видео-, аудио- и сопутствующей информации являются основой эффективного использования телекоммуникационных систем, сохранения действующих частотных планов, высвобождения значительной части частотного пространства для предоставления потребителям дополнительных видов услуг - видеотелефонии, мобильной и стационарной телеконференцсвязи, многопрограммного интерактивного телевидения, телевидения высокой четкости, многопрограммного звукового вещания и др.

Разработка алгоритмов и соответствующей аппаратуры цифрового сжатия различных видов информации для их передачи по каналам связи как альтернативы аналоговым системам проводится уже более 20 лет практически во всех развитых странах мира. Был получен ряд важных результатов как в плане разработки алгоритмов сжатия статических и динамических изображений различного разрешения (такие стандарты, как JPEG (JPEG-2000), MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 (видео), Н.261, Н.263, Н.264 (AVC) и др.) и алгоритмов сжатия звуковой и речевой информации (такие стандарты, как MPEG-1, MPEG-2 (аудио - Layer 1, 2, 3), MPEG-4 (аудио - ААС), АС-3, G.729, G.728, G.723.1 и др.), так и в плане создания действующих комплексов.

Особое значение приобрело создание новых систем распределения цифрового телевидения и, в частности, многопрограммного цифрового телевизионного вещания в Европе - системы DVB, к целесообразности внедрения которой присоединилась Россия (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25.05.04 №706-р «О внедрении в Российской Федерации европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB»). Система DVB охватывает спутниковые (DVB-S), кабельные (DVB-C), наземные (DVB-T) и другие средства передачи. В стандартах DVB реализован принцип использования при различных способах передачи одинаковых методов кодирования сигналов, мультиплексирования и системы коррекции ошибок на первом этапе передачи, что обеспечивает максимальную совместимость разных систем. Международными стандартами охвачены также такие системы распределения телевизионных программ, как MMDS, LMDS, MVDS.

Важнейшим вопросом является разработка отечественных стандартов формирования, передачи и приема цифровой информации с учетом особенностей построения мультимедийных систем в России.

Новые стандарты должны разрабатываться с учетом перспектив развития, а не фиксировать нашу техническую отсталость. Они должны стимулировать разработчиков и производителей передовой технологической базы мультимедийных систем. В отечественных стандартах должны быть строго определены варианты цифровой обработки изображений и звука в комплексах различного назначения (от телевидения высокой четкости до домовых систем «видео по запросу», от видеоконференцсвязи до видеотелефонии), варианты использования различных методов канального кодирования в спутниковых и наземных системах вещания, варианты применения различных систем фазовой манипуляции несущих в наземных и кабельных системах, варианты применения различных способов модуляции радиосигналов. Особое значение имеют проблемы определения набора используемых мощностей передающих средств наземного и спутникового телерадиовещания. При разработке стандартов, кроме того, должны быть решены проблемы использования систем точных частот и точного времени, что является особенно важным, учитывая территориальные особенности России.

Несмотря на уже начавшееся широкое внедрение цифровых мультимедийных систем, процесс разработки более эффективных алгоритмов сжатия визуальной и звуковой информации и ее передачи по каналам с различной пропускной способностью продолжается. Поскольку имеющиеся стандарты строго определяют синтаксис цифрового потока закодированных данных и регламентируют лишь самые общие принципы его формирования, имеется возможность более эффективной обработки в рамках этих стандартов.

Несмотря на наличие в мире значительного количества публикаций по тематике сжатия видеоинформации, практически все эти публикации содержат лишь самое общее описание методов сжатия без раскрытия наиболее существенных деталей используемых алгоритмов. Информации же о конкретной совокупности операций, составляющих суть этих алгоритмов, в силу действия законов об интеллектуальной собственности невозможно обнаружить ни в открытых публикациях, ни в материалах фирм-разработчиков.

В связи с этим важнейшей проблемой проведения фундаментальных работ в России по данной тематике является глубокое освоение теории и математических методов обработки информации, использование имеющихся зарубежных материалов при определении общего направления работ. Следующим шагом является разработка более эффективных систем с учетом полученного опыта по освоению стандартных алгоритмов.

В рамках проведенных с участием автора настоящей работы исследований предложены и реализованы новые эффективные алгоритмы обработки видеоинформации, получен ряд российских патентов. Накопленный теоретический багаж позволил перейти к практической реализации.

В частности, была создана система компьютерной видеоконференцсвязи и видеотелефонии VPhone, предназначенная для проведения видеоконференций между удаленными стационарными или мобильными абонентами как в режиме точка-точка, так и в многоточечном режиме в пределах территории, охваченной каналами связи. Организация сети видеосвязи позволяет решить такие задачи, как реализация систем интерактивного телевизионного вещания, опроса общественного мнения в реальном масштабе времени, дистанционного интерактивного обучения, видеосвязи для использования в чрезвычайных ситуациях, дистанционного медицинского обслуживания, видеотелефонии и др. Система видеосвязи VPhone является программно-аппаратным комплексом, позволяющим в реальном масштабе времени осуществлять видео- и аудиосвязь между пользователями по каналам связи от 9 кбит/с до 8 Мбит/с.

Разработка системы VPhone явилась основой создания «Вуличного телебачення» в Украине в 1999 году, систем дистанционного образования в Российском Новом Университете, Современной Гуманитарной Академии и ряде других негосударственных ВУЗов.

Экспериментальные исследования показали высокую эффективность разработанных программных кодеков MPEG-2/MPEG-4. В частности, качество изображений формата CIF (352x288 пикселов) соответствует качеству домашнего видеомагнитофона (VHS) при цифровом потоке 384 - 512 кбит/сек.

Внедрение этих кодеков позволило создать модель системы информационного видеовещания и звукового стереовещания AVIS (Audiovisual information system) при расположении приемника в движущемся транспорте в городских условиях с плотной застройкой, многолучевостью и отсутствием прямой видимости антенны передатчика, а также в районах со сложным рельефом, в горной местности и в густых лесных массивах, где в указанных условиях с использованием известных на сегодня систем невозможно обеспечить удовлетворительное качество приема. Отличительная особенность этой системы заключается в том, что на передаче сигнал кодируется со сжатием изображения и звука, позволяющим передавать информацию в узкополосном (200 - 250 кГц) мобильном городском канале.

На прошедшей в марте 2006 года в Женеве (Швейцария) объединенной конференции МСЭ-Р на секциях 6М и 6Е рабочей группы SG6 от России был представлен вклад «Повышение эффективности использования VHF-диапазона частот» (документ 6Е/336, 6М/133), в котором была описана система мобильного узкополосного мультимедийного вещания AVIS. Эта система позволяет повысить эффективность использования VHF-диапазона, в частности, полосы 87 - 108 МГц, предоставляя возможность в одном канале передавать более 10 программ стереозвука высокого качества или изображение формата CIF с соответствующим стереозвуковым сопровождением.

Дальнейшее развитее системы AVIS отражено во вкладе России, представленном на секции 6М (документ 6М/150) на конференции в Сеуле (Республика Корея) в августе 2006 года. На этой конференции был принят связующий документ для группы 6Е, в котором указано, что система AVIS является кандидатом для включения в Отчет ВТ.2049 и в проект новой рекомендации «Вещание мультимедиа и данных для мобильного приема на наладонные устройства».

Значительный интерес представляет использование цифровой системы в диапазоне частот 66 - 74 МГц, который в России и странах СНГ до настоящего времени используется для трансляции устаревшей системы стереовещания с полярной модуляцией.

Серьезной проблемой при внедрении мультимедийных систем в России является подготовка специалистов данного профиля. Отечественная литература, посвященная изложению современных способов цифровой обработки мультимедийной информации, практически отсутствует; эта важнейшая область не отражена в ныне существующих программах обучения специалистов. Целью обучения специалистов теории и практическому применению мультимедийных систем, помимо создания представления о весьма сложных преобразованиях сигналов в процессе сокращения объема информации, должно стать привлечение молодых специалистов России к исследованиям еще не решенных проблем в этой перспективной области.

Вкладом в решение этой проблемы является участие автора диссертации в создании книг по цифровой обработке телевизионных и компьютерных изображений, а также активная работа на восьми Международных конференциях «Цифровая обработка сигналов и ее применение».

Хотелось бы надеяться, что начавшееся широкое внедрение в практику мультимедийных систем послужит началом реализации планов обучения специалистов данного профиля. В области организации науки и подготовки кадров важнейшим является формирование сети научно-исследовательских центров по мультимедийным проблемам, обладающих необходимым научным и техническим потенциалом для решения как фундаментальных проблем обработки сигналов, так и широкого круга прикладных задач.

В России и странах СНГ сложилась крайне тяжелая ситуация, вызванная повсеместным недостатком, а часто и отсутствием измерительной аппаратуры, необходимой для разработки, настройки и поддержания технических характеристик систем передачи информации в состоянии, обеспечивающем их качественное функционирование.

Особые проблемы возникают в связи с началом широкого внедрения систем и аппаратуры цифровой обработки и передачи компрессированных сигналов по каналам связи. Разрабатываемые системы требуют создания соответствующих контрольных и измерительных средств. С внедрением мультимедийных систем потребность в использовании измерительной аппаратуры будет возрастать, поскольку требуется создание принципиально новых способов и средств контроля и измерений. При этом необходимо, чтобы эти средства были совместимы и с традиционными аналоговыми системами.

Метрологическая безопасность России - залог создания высококачественной мультимедийной аппаратуры и ее эффективного использования.

На современном этапе развития техники выполнение требований метрологии связано с созданием виртуальных измерительных систем на базе использования персональных компьютеров в качестве устройств анализа и организации структуры систем формирования и обработки измерительной информации.

При этом обеспечивается:

- реализация патентно-чистых способов измерений с применением специально разработанных оптимальных измерительных сигналов и процедур их обработки, позволяющих резко повысить точности и быстродействие измерений;

- существенное увеличение функциональных возможностей создаваемых измерительных средств, а также их полностью цифровая реализация;

- снижение практически на порядок цены приборов, что достигается их реализацией на базе общедоступных персональных компьютеров, дополнительно комплектуемых соответствующими блоками (платами) ввода и вывода измерительной информации и программными продуктами.

Начало в разработке принципиально новых приборов на базе использования персональных компьютеров было положено при создании видеоанализаторов ВК и аудиоанализаторов АК, обеспечивающих как генерацию стандартных и новых измерительных сигналов, испытательных эталонов, так и оценку их искажений, осциллографический, спектральный и векторный анализ сигналов и их составляющих. К числу новых разработок следует отнести Комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВ, Комплекс измерений и контроля телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э и др.

Таким образом, в настоящее время происходит резкий, как количественный, так и качественный, рост систем и средств распространения видеоинформации по различным каналам связи. Значительно расширяются сферы применения как вещательных методов распространения видео (стандартное аналоговое и цифровое телевизионное вещание, телевидение высокой четкости, Интернет-видеовещание от WEB-камер до телевизионных программ, новые системы вещания для частных и корпоративных абонентов, системы видеонаблюдения и видеоконтроля и т.д.), так и интерактивных видеослужб (видеотелефон, двусторонняя и многосторонняя видеоконференцсвязь, дистанционное обучение, телемедицина и т.д.). В зависимости от требований потребителей и пропускной способности имеющихся и перспективных каналов связи необходимо передавать видеоинформацию различного качества со скоростью цифрового потока от нескольких килобит до десятков мегабит в секунду. Скорость следования кадров варьируется от одного кадра в несколько секунд в системах видеонаблюдения до 25 (30) кадров/с в телевидении и более 30 кадров/с в системах специального назначения и ТВЧ; разрешение кадра также меняется в широчайших пределах: от 88x72 в видеотелефоне до 1920x1080 в ТВЧ. Цифровая передача видеоинформации в вещательных и интерактивных системах позволяет гибко настраивать параметры передачи видео в зависимости от конкретных требований потребителей и возможностей каналов связи. Для оценки соответствия качества передаваемой видеоинформации требованиям, предъявляемым к ней в различных системах и условиях передачи, а также для сравнения эффективности работы различных устройств видеокодирования и передачи видеоинформации требуются методики и средства объективной и субъективной оценки качества видеоизображения, наблюдаемого потребителем. Эти методики должны учитывать характерные особенности и искажения как при аналоговой, так и при цифровой и смешанной системах обработки и передачи видеоинформации.

Как следует из вышеизложенного, разработка и исследования высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений и методик оценки их качества являются весьма актуальными.

Цели и задачи диссертационной работы

Основными целями настоящей работы являются:

- разработка и исследование новых методов повышения эффективности обработки и компрессии статических и динамических цветных видеоизображений, применение разработанных методов для кодирования изображений различного разрешения и их передачи по реальным каналам связи с ограниченной пропускной способностью;

- разработка и исследование новых методов оценки качества систем обработки и передачи информации, в том числе разработка новых измерительных сигналов и методик объективной оценки восстановленных видеоизображений.

Задачи проводимых исследований включают в себя решение проблем:

- повышения эффективности внутрикадрового кодирования изображений с помощью учета их локальной структуры, а также путем использования специально разработанных базисных функций вейвлет-преобразований;

- повышения эффективности анализа движения деталей при кодировании динамических изображений в системах кодирования реального времени;

- разработки методики управления скоростью выходного потока видеокодирования для передачи видеоинформации по каналам связи с ограниченной пропускной способностью, в том числе с учетом смены сюжета при кодировании видеопоследовательностей;

- адаптации единой методики видеокодирования для систем различного разрешения (от видеотелефона до телевидения высокой четкости);

- классификации системных искажений при цифровом кодировании видеоизображений;

- разработки новых измерительных сигналов и тестовых изображений для объеетивной и субъеетивной оценки качества систем цифровой и цифро-аналоговой передачи видеоинформации;

- разработки методов оценки искажений этих измерительных сигналов и тестовых изображений, включая синтез новых высокоэффеетивных оконных функций для прецизионных измерений с использованием дискретного преобразования Фурье.

Методы исследования

В качестве основного теоретического инструмента исследований использовались методы математического анализа, линейной алгебры, теории вероятностей и математической статистики, теории цифровой обработки одномерных и многомерных сигналов, теории вейвлет-преобразований, теории информации. В диссертационной работе широко использовались методы компьютерного моделирования и численные эксперименты по обработке реальных статических и динамических изображений различного разрешения. Проведенные эксперименты обеспечили практическое подтверждение теоретических решений и эффективности разработанных методик.

Теоретической и методологической основой исследований являются труды отечественных и зарубежных ученых по теории цифровой обработки сигналов, линейных и нелинейных систем преобразования изображений, теории вейвлет-преобразований, статистической радиотехнике, телевизионной метрологии.

В процессе решения задач цифровой обработки и анализа изображений были использованы труды выдающихся ученых Котельникова В.А., Новаковского С.В., Игнатьева Н.К., Цукермана И.И., Антипина М.В.,

Кривошеева М.И., Зубарева Ю.Б., Левина Б.Р., Певзнера Б.М., Дьяконова В.П., Prett W.K., Netravali A.N., Haskell B.G., Max J., Haffman D.F., Langdon G., Karhunen H., Loeve M., Gonzalez R.C., Woods R.E. и др.

Для создания и отладки программного и аппаратного обеспечения исследований и разработок при руководстве и активном участии автора использовались системы символьной математики «Mathematica» 2-5, MATLAB®, язык программирования С++, среда разработки Microsoft Developer Studio.

Научная новизна

К числу существенных результатов выполнения диссертационной работы, полученных автором и обладающих научной новизной, относятся нижеследующие.

1. Разработан новый метод повышения эффективности внутрикадрового сжатия изображений, основанный на адаптивном квантовании блоков в зависимости от уровня допустимых искажений в каждой точке изображения. Разработаны критерии изменения коэффициента квантования в зависимости от структуры обрабатываемых блоков изображения.

2. Предложены варианты расчета оптимальных банков фильтров дискретного вейвлет-преобразования путем решения систем нелинейных уравнений, проанализированы формы частотных характеристик этих банков фильтров. Разработанный принцип расчета может быть использован для построения как двухполосных, так и многополосных вейвлет-фильтров.

3. Разработаны новые методы эффективного быстрого анализа движения блоков изображения с использованием специфики структуры деталей этого изображения. Эти методы основаны на анализе структуры макроблоков опорных и анализируемого кадров изображения. При этом векторы движения определяются минимальным значением контрольной суммы попиксельных разностей в специально выбранных контрольных точках, что позволило при высокой точности оценки векторов движения повысить скорость их поиска в 10- 15 раз.

4. Предложен новый метод повышения эффективности компенсации движения, основанный на пространственной передискретизации элементов изображения при малом и визуально незаметном смещении этих элементов.

5. Исследованы и разработаны алгоритмы формирования промежуточных кадров с учетом движения деталей в последовательности динамических изображений, необходимые как в системах видеоконференцсвязи с невысокой пропускной способностью в каналах связи, так и при воспроизведении изображений телевидения высокой четкости на большом экране, на котором в случае частоты кадров 50 Гц оказывается заметной модуляция яркости экрана. Разработаны также алгоритмы кодирования стереоскопических изображений в рамках совместимости со стандартом MPEG, обеспечивающие разделение цифрового потока на базовый и уточняющий слои.

6. Разработана новая методика покадрового регулирования скорости выходного потока систем видеокомпрессии, основанная на изменении коэффициентов квантования как всех блоков кадра в целом, так и отдельных макроблоков, и позволяющая стабилизировать цифровой поток с ориентацией на пропускную способность канала связи.

7. Разработан новый алгоритм анализа смены сюжета в динамических изображениях. Принцип анализа заключается в разбиении смежных кадров изображений на несколько областей, оценке распределения яркостей в соответствующих областях двух кадров и их сравнении. Разработанный алгоритм прост в реализации, обеспечивает повышение качества воспроизведения телевизионных изображений, с успехом может быть применен для выявления «незаметно» вводимого 25-го кадра.

8. Предложены и обоснованы новые измерительные сигналы и тестовые изображения для объективной и субъективной оценки качества каналов передачи аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевидения. Разработанные элементы измерительных сигналов согласованы по спектру с полосой пропускания канала связи. Предложенные тестовые динамические изображения обеспечивают возможность объективной и субъективной оценки качества их воспроизведения при кодировании в соответствии со стандартами MPEG.

9. Разработаны и реализованы новые алгоритмы обработки измерительных сигналов для автоматического анализа качественных показателей каналов передачи аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевидения. Эти алгоритмы позволили реализовать прецизионные измерения аппаратно-студийных комплексов, радиорелейных, спутниковых и кабельных систем связи при наличии значительных уровней флуктуационных, импульсных и синусоидальных помех.

10. В рамках создания эффективных систем цифровой обработки измерительных сигналов синтезированы новые высокоэффективные оконные функции для прецизионных измерений при гармоническом анализе. Расчет эффективных окон основан на двух способах оптимизации их характеристик:

- минимизации мощности спектральных компонент окон вне пределов заданного интервала частот;

- расчете формы специальных ограниченных на заданном временном интервале функций, совпадающих с заданной точностью с формой их спектра.

Проанализированы основные свойства таких окон, а также их эффективность для обнаружения гармонических сигналов в широкополосном шуме и при наличии интенсивных гармонических помех.

Личное участие автора в разработках по теме диссертационной работы

Во всех разработках по теме диссертации автор являлся или руководителем, или ответственным исполнителем. Все результаты исследований получены лично автором диссертации. Идеи и поддержка разработок и проведения исследований высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений и оценки их качества принадлежат члену-корреспонденту РАН, проф. Зубареву Ю.Б. и моему отцу проф. Дворковичу В.П.

На защиту диссертации выносятся следующие основные результаты:

- методика повышения эффективности внутрикадрового сжатия изображений, основанная на адаптивном квантовании блоков изображения в зависимости от допустимой ошибки в этих блоках, и методика определения допустимой ошибки;

- варианты расчета банков оптимальных фильтров дискретного двухполосного и многополосного вейвлет-преобразования путем решения систем нелинейных уравнений;

- алгоритм эффективного быстрого анализа движения блоков изображения, основанный на использовании характерных точек блоков;

- методы повышения точности анализа движения;

- алгоритм быстрого анализа смены сюжета в динамических изображениях;

- методика управления скоростью выходного потока систем видеокомпрессии;

- новые измерительные сигналы и изображения для объективного и субъективного анализа качества передачи аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевидения;

- алгоритмы обработки измерительных сигналов для автоматического анализа качественных показателей каналов передачи аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевидения;

- методы синтеза высокоэффективных оконных функций для прецизионных измерений с использованием дискретного преобразования Фурье;

- практическая реализация разработанных методик и алгоритмов: видеокодеки, используемые в цифровых каналах с различной пропускной способностью, система мобильного видеовещания, аппаратура для прецизионных измерений качества формирования и передачи аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевидения.

Теоретическая и практическая значимость результатов диссертационной работы

Проведенные разработки, теоретические исследования и полученные на их основе научные результаты служат как для решения фундаментальных проблем цифровой обработки изображений различного разрешения, так и для достижения практических целей, связанных с реализацией систем и устройств компрессии и передачи аудиовизуальных данных и метрологическим обеспечением этих систем и устройств. Полученные в работе методики повышения эффективности алгоритмов сжатия статических и динамических изображений нашли применение в новых системах передачи мультимедийной информации как в вещательных, так и в компьютерных сетевых приложениях. Методика анализа и оценки качественных показателей видеоизображений и каналов их передачи позволила контролировать характеристики разработанных систем и устройств, обеспечивать их высокое качество и эффективность реализованных алгоритмов.

Исследования и разработки, прведенные в рамках настоящей диссертационной работы, характеризуют новое научное направление, заключающееся в создании высокоэффективных методов цифровой обработки изображений на основе разработанных способов ее оценки. Большое народнохозяйственное значение проведенных работ подтверждается широким внедрением созданных систем и устройств.

Реализация н внедрение результатов работы

На базе теоретических исследований и полученных методик и алгоритмов видеокомпрессии создана система VPhone - система кодирования и передачи аудиовизуальной информации по каналам связи с заданной пропускной способностью. Эта система послужила основой для разработки и внедрения:

- телевизионного компьютерного кодера реального времени VCod-C;

- аппаратуры цифрового телевидения в составе системы спутниковой связи «Приморка» (внедрение отмечено премией Правительства РФ);

- системы мобильного узкополосного мультимедийного вещания AVIS (результаты разработки отражены во вкладах России в Международный союз электросвязи);

- системы дистанционного обучения Российского Нового Университета;

- системы проведения телемарафонов для Современной Гуманитарной Академии;

- системы спутникового интерактивного телевещания «Вуличне Телебачення».

Разработанные новые измерительные сигналы, тестовые изображения и алгоритмы их обработки, включая использование новых оконных функций, внедрены в целом ряде компьютерных измерительных приборов:

- видеоанализаторы компьютерные ВК-1, ВК-2;

- аудиоанализаторы компьютерные АК-1;

- комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВ;

- комплекс измерительный телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э.

Работа поддержана грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ):

- 01-07-90355 «Разработка единой системы цифрового сжатия и передачи цветных динамических изображений различного разрешения (видеотелефон/видеоконференцсвязь)»;

- 03-07-90047 «Разработка интерактивной системы взаимодействия удаленных мультимедийных компьютерных комплексов для организации многопользовательских приложений»;

- 04-07-90055 «Разработка и исследование системы передачи видео- и стереозвуковой информации по узкополосным каналам мобильной связи»;

- 05-07-90094-в «Разработка совместимой со стандартом MPEG системы сжатия и передачи цветных динамических стереоизображений».

Работа поддержана грантами Российского фонда технологического развития (РТФР):

- «Разработка универсальных компьютерных способов и устройств обработки и анализа статических и динамических изображений различного разрешения», шифр «Компан-ТВ»;

- «Разработка аудиовизуальной информационной системы с использованием узкополосного канала связи для мобильных абонентов», шифр «Видео-М».

На основе проведенных исследований разработаны вклады России в

МСЭ:

- ITU-R Document 6Е/336-Е, 6М/133-Е, 3 March 2006. «Increase of the Band 8 (VHF) Utilization Efficiency»;

- ITU-R Document 6M/150-E, 14 August 2006. Technical Report «Digital Mobile

Narrowband Multimedia Broadcasting System AVIS».

Достоверность материалов диссертационной работы

Достоверность подтверждена результатами компьютерного моделирования процессов обработки различных видов информации, созданием действующих систем и устройств и их эксплуатацией в телекоммуникационных системах.

Апробация работы

Результаты, полученные в работе, докладывались и обсуждались на научных семинарах во ФГУП НИИРадио, на заседании кафедры PJI-1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Российских и международных научных конференциях и семинарах, в том числе:

- на Международных конференциях «Цифровая обработка сигналов и ее применение», 1998,1999,2003,2004,2005,2006 гг.;

- на Международных конгрессах HAT «Прогресс технологий телерадиовещания», 1997,1998,2002 гг.;

- на VIII Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение», 2002 г.;

- на V Международной научно-практической конференции «Цифровые технологии в телевизионном и звуковом вещании», 2005 г.;

- на IV Международной конференции «Телевидение: передача и обработка изображений», 2005 г;

- на III Международной научно-технической конференции «Современные телевизионные технологии. Состояние и направления развития», 2002 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 70 научных работ, из них 25 статей, 36 докладов на научных конференциях, 2 книги (212 и 255 стр., из них треть -личный вклад), 5 патентов РФ, 2 вклада в МСЭ-Р; 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК (Радиотехника, Электросвязь, ЦОС); 8 статей выполнено без соавторства. Результаты работы отражены также в 45 научных отчетах.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа содержит 459 страниц и состоит из введения, шести глав, заключения и общих выводов. Библиографический список включает в себя 384 наименования. Приведены копии 8 актов об использовании результатов диссертационной работы.

б.4.Выводы

- В рамках проведенных исследований и разработок при непосредственном участии и руководстве автора настоящей диссертационной работы был создан и внедрен ряд устройств и систем компрессии, передачи и приема аудиовизуальной информации, а также аппаратуры измерений и контроля таких систем.

- К новым разработкам относится система видеокодирования VPhone, на базе использования которой реализованы: о аппаратура цифрового видеовещания в составе системы спутниковой связи «Приморка», реализующая трансляцию мультиплексированной интерактивной информации по каналам с пропускной способностью от 32 до 8192 кбит/с; внедрение этой системы отмечено премией Правительства РФ; о система спутникового интерактивного вещания «Вуличне Телебачення», в состав которой входят аппаратно-студийный комплекс с центральным узлом администрирования сети и 50 мобильных станций приема/передачи видеоинформации с улиц различных городов и поселков Украины; о система дистанционного образования Российского Нового Университета, реализующая видеоинформационную связь с 8 филиалами по ISDN кналам; о система дистанционного образования Современной Гуманитарной Академии, использующая спутниковую сеть связи и объединяющая 49 абонентских терминалов в центральном ВУЗе и его филиалах.

- Предложенная новая система мобильного узкополосного мультимедийного вещания AVIS обеспечивает существенное повышение эффективности использования VHF-диапазона частот. Вместо применяемой частотной модуляции предполагается при сохранении сетки частот использовать цифровые методы передачи информации, что позволяет в канале с полосой пропускания 200 - 250 кГц передавать до 15 звуковых стереопрограмм, либо одну видеопрограмму с качеством домашнего видеомагнитофона со стереозвуковым сопровождением. Результаты разработки отражены в двух вкладах РФ в МСЭ-Р.

- На современном этапе развития техники выполнение требований метрологии связано с созданием виртуальных измерительных систем на базе использования персональных компьютеров в качестве устройств анализа и организации структуры систем формирования и обработки измерительной информации. На базе проведенных исследований и разработок созданы следующие измерительные устройства и системы: о видеоанализаторы серии ВК, реализующие функции 12 измерительных приборов, обеспечивающих генерацию измерительных сигналов и таблиц, а также оценку их искажений в каналах аналогового, аналого-цифрового и цифрового телевизионного вещания; о аудиоанализаторы серии АК, реализующие функции 7 измерительных приборов, обеспечивающих генерацию измерительных сигналов и измерение параметров и характеристик каналов передачи моно- и стереозвуковых сигналов с различной пропускной способностью; о комплекс измерительный телевизионный, на базе применения которого создана Многоканальная система контроля сигналов изображения и звукового сопровождения в Московском Региональном центре Останкино ФГУП РТРС, обеспечивающая анализ качества сигналов 18 программ телевизионного вещания г. Москвы; о комплекс измерений и контроля телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э, обеспечивающий автоматические измерения и двухуровневый допусковый контроль параметров и качественных показателей сигналов изображения и звукового сопровождения эфирного вещания и вещания в сетях кабельного телевидения.

- Все разработанные и серийно выпускаемые измерительные приборы и системы зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений, допущены к применению в Российской Федерации, имеют сертификаты об утверждении типа средств измерений Федерального Агенства по техническому регулированию и метрологии, а также сертификаты соответствия в системе «Электросвязь».

Заключение и общие выводы

Технической основой создаваемой в России информационной среды становятся современные мультимедийные системы, обеспечивающие цифровую передачу динамических изображений, речи, звука и иных данных по каналам с различной пропускной способностью (видеотелефон, стационарная и мобильная видеоконференцсвязь, интерактивные телевизионные системы стандартного и высокого качества, цифровое кино).

Внедрение мультимедийных систем в России связано с разработкой и производством собственных систем и аппаратуры на базе эффективного использования мирового опыта по созданию и применению цифровой обработки информации, обучением специалистов и студентов для обеспечения разработок, производства и эффективной эксплуатации, а также созданием средств метрологического обеспечения таких систем.

В связи с этим разработка и исследования высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений, создание отечественных мультимедийных систем и соответствующей аппаратуры видеокомпресии в соответствии с действующими международными стандартами, разработка методов метрологического обеспечения новых цифровых систем обработки информации и создание соответствующей измерительной аппаратуры являются весьма актуальными работами.

К числу существенных результатов диссертационной работы необходимо отнести следующее.

1. Анализ современных методов цифровой обработки динамических изображений показывает, что повышение эффективности компрессии связано с совершенствованием алгоритмов внутрикадрового кодирования, созданием эффективных быстродействующих алгоритмов анализа движения деталей в изображениях, оценкой структуры последовательности кадров и определением резкой смены сюжета, решением проблем стабилизации цифрового потока в зависимости от заданной пропускной способности канала связи и др. Реализовать и поддерживать на заданном уровне качество видеовещания невозможно без оценки состояния технических средств. Внедрение систем видеовещания, содержащих цифровые звенья, предъявляет определенные требования к форме измеряемых сигналов в плане согласования их спектра с полосой пропускания канала связи и к содержанию специальных таблиц, используемых для объективной и субъективной оценки качества внутрикадрового и межкадрового кодирования динамических изображений.

2. На базе исследований зависимости визуального качества воспроизведения искажений деталей изображения от пространственных изменений яркости и цветности окружающего фона разработаны новые методы повышения эффективности внутрикадрового кодирования. Эти методы основаны на подборе коэффициентов квантования в блоках в соответствии с предложенными критериями, определяющими максимально допустимую погрешность изменения уровней пикселов и обеспечивающими примерно одинаковое визуальное качество воспроизведения блоков по всему кадру изображения. Создана методика расчета двухполосных и многополосных банков вейвлет КИХ-фильтров, основанная на решении нелинейных уравнений, обеспечивающих выполнение условий равенства константе детерминанта системы, характеризующей банк вейвлет-фильтров. Такие фильтры могут найти широкое применение при высокоэффективном видеокодировании.

3. Разработаны новые высокоэффективные методы анализа движения блоков в динамических изображениях. Вектор движения определяется минимальной величиной контрольной суммы попиксельных разностей лишь в специальным образом выбранных опорных точках. Проанализированы варианты подбора таких точек, что обеспечило реализацию нескольких структурных схем устройств. Разработанные алгоритмы позволяют при высокой точности оценки векторов движения повысить скорость их определения в 10 - 15 раз. Исследованы дополнительные возможности компенсации движения деталей в динамических изображениях за счет пространственной передискретизации их элементов при незаметном для восприятия смещении воспроизводимых деталей. Высокая эффективность этих дополнительных возможностей подтверждена экспериментальным путем и использована в разработках кодирующих устройств.

4. Исследованы и разработаны специфические особенности формирования промежуточных кадров динамических изображений, что необходимо как в системах видеоконференцсвязи при невысокой пропускной способности каналов связи, так и при воспроизведении изображений телевидения высокой четкости на больших экранах, когда в случаях частоты следования кадров 50 Гц оказывается заметной модуляция яркости. Разработаны алгоритмы кодирования стереоскопических изображений в рамках совместимости со стандартом MPEG. Реализация этих алгоритмов позволяет разделить цифровой поток на базовый и уточняющий слои и обеспечить формирование битового потока, лишь в 1,5 раза превосходящего поток кодирования от одной камеры. Разработан новый принцип стабилизации битового потока кодируемой последовательности кадров на базе изменения коэффициентов квантования коэффициентов ДКП всего кадра в целом или в отдельных макроблоках. Предложен новый принцип анализа смены сюжета в последовательностях динамических изображений, основанный на оценке изменений гистограмм в нескольких областях кадра и обеспечивающий устранение визуально заметных искажений при существенном различии структур изображений в смежных кадрах. Этот принцип может быть эффективно использован для фиксации специально вводимых «25-х кадров».

5. Проведен анализ системных искажений изображений при цифровом кодировании в соответствии со стандартами MPEG, разработаны формы элементов тестовых статических и динамических изображений и методы оценки их искажений при внутрикадровой и межкадровой цифровой обработке видеопоследовательностей. Разработаны элементы измерительных сигналов, сопряженных по спектру с характеристиками каналов связи. Эти элементы используются для прецизионных измерений аналоговых, аналого-цифровых (SECAM/PAL - цифра - SECAM/PAL) и полностью цифровых систем передачи телевизионного вещания. Для обеспечения высокой точности оценки ряда параметров каналов формирования и передачи видео- и аудиосигналов разработаны принципы построения новых высокоэффективных оконных функций, основанные на минимизации мощности спектральных компонент окон вне пределов заданного интервала частот, а также на расчетах формы специальных функций, совпадающих с заданной точностью с формой их спектра. Предложенные методы синтеза позволяют реализовать оконные функции, обладающие уровнем боковых лепестков существенно меньше -150 дБ. Обобщены результаты ряда процессов цифровой обработки измерительной информации, позволившие реализовать высокоточные измерения параметров и качественных показателей сигналов и различных каналов телевизионного вещания. б. В рамках проведенных исследований и разработок при непосредственном участии и руководстве автора настоящей диссертации был создан и внедрен в производство и эксплуатацию ряд устройств и систем компрессии, передачи и приема аудиовизуальной информации, а также аппаратура измерений и контроля таких систем:

- аппаратура цифрового видеовещания в составе системы спутниковой связи «Приморка», внедрение которой отмечено премией Правительства РФ;

- система спутникового интерактивного вещания «Вуличне Телебачення», обесчивающая интерактивные репортажи с улиц различных городов и поселков Украины;

- система дистанционного образования РосНОУ, реализующая видеоинформационную связь с восемью филиалами университета по каналам ISDN;

- система проведения телемарафонов СГА, обеспечивающая одновременное проведение нескольких занятий (лекций, семинаров и т.д.) с участием до 49 аудиторий при использовании спутниковой и наземной сети связи;

- система мобильного узкополосного мультимедийного вещания, обеспечивающая существенное повышение эффективности использования VHF-диапазона частот;

- видеоанализаторы серии ВК, реализующие функции 12 измерительных приборов, и аудиоанализаторы АК, функционально замещающие 7 измерительных приборов;

- комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВ, на базе которого создаются системы контроля и измерений сетей подачи телевизионных программ;

- комплекс измерений и контроля телевизионных радиоцентров и систем кабельного телевидения ТЕСТЕР-Э, используемый во всех региональных центрах Россвязьнадзора РФ. Все разработанные и серийно выпускаемые измерительные приборы и комплексы зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений, допущены к применению в РФ, имеют сертификаты об утверждении типа средств измерений Федерального Агентства по техническому регулированию и метрологии, а также сертификаты соответствия в системе «Электросвязь».

1. Ahmed N., Natarajan Т., Rao K.R. Discrete Cosine Transform I I IEEE Trans. Computers. 1974. - V. C-23, № 1. -, P. 90-93.

2. Akiyama H., Munezawa K., Tsuru M. Digital VITS Generator for Television Broadcasting // NEC Research & Development. -1981. №63. - P. 59-66.

3. Andelson E.H., Simoncelli E. Orthogonal Pyramid Transforms for Image Coding // SPIE. 1987. - V. 45. - P. 24-29.

4. Anderson G., Huang T. Piecewise Fourier Transformation for Picture Bandwidth Compression // IEEE Trans. Commun. -1971. V. 19, № 2. - P. 133-140.

5. Andrews H.C. Computer Techniques in Image Processing N.Y.: Academic Press, 1970. - 187 p.

6. Andrews H.C. Two Dimensional Transforms // Topics in Applied Physics. Vol. 6. Picture Processing and Digital Filtering. Ed. by Huang T. Berlin: Springer Verlag, 1975.-299 p.

7. Andrews H.C., Caspari K. A Generalized Technique for Spectral Analysis // IEEE Trans. Computers. 1970. - V. C-19, № 1. - P. 16-25.

8. ANRITSU Electric Co. Ltd. Digital Video Generator MG 6301A/B/C. -ANRITSU, 1988. 8 p.

9. ANRITSU Electric Co. Ltd. Electronic Measuring Instruments for telecommunication equipment and systems. Condensed Edition 1988/1989. Catalog. ANRITSU, 1988. - 71 p.

10. ANRITSU Electric Co. Ltd. TV Test Signal Analyser MS349A/B. ANRITSU, 1988.-8 p.

11. Image Coding Using Wavelet Transform / M. Antonini, M. Barlaud, P. Mathieu, I. Daubechies // IEEE Trans. Image Proc. 1992. - V.l, № 2. - P. 205-220.

12. Baaziz N. Labit C. Pyramid Transform for Digital Images // IRIS A, Campus de Beaulieu. 1990. - №526. - P. 23-26.

13. Bell D.I., Gorbold I.M. Automatic television monitoring system //MARCONI INSTRUMENTATION. 1973. - №2. - P. 7-11.

14. Bell T.C. A Unifying Theory and Improvements for Existing Approaches to Text Compression. PhD thesis. Dept. of Computer Science, Univ. of Canterbury, Christchurch, New Zealand, 1986. - W/P.

15. Bell Т. Better OPM/L Text Compression //IEEE Trans. Commun. 1986. - V. 34,№12.-P. 1176-1182.

16. Bellman R. Introduction to Matrix Analysis N.Y.: McGraw-Hill, 1960. - 270 p.

17. Bhushan A.K. Efficient Transmission and Coding of Color Pictures. MS thesis. -Dep. of Elec. Eng., Massachusetts Inst, of Technology, Cambridge, USA, 1977. W/P.

18. Brent R.P. A Linear Algorithm for Data Compression //Australian Computer Journal 1987. - V. 19, №2. - P. 64-68.

19. Burrows M., Wheeler D.J. A Block-sorting Lossless Data Compression Algorithm. Research Report 124. Digital Systems Research Center, Paolo Alto, California, USA, 1994. - 18 p.

20. Burrus C.S., Gopinath R.A., Guo H., Introduction to Wavelets and Wavelet Transforms. A Primer. Prentice-Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA, 1998.-268 p.

21. Burt P., Andelson E. The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code // IEEE Trans. Commun. 1983. - V. 31, № 4. - P. 532-540.

22. CCIR Recommendation 421-2. Requirements for the transmission of television signals over long distances (system I excepted) // CCIR Xllth plenary assembly. New Delhi, 1970. ITU, Geneva, 1970. - V. V, Part 2. - P. 173-193.

23. CCIR Report 308-2. Characteristics of monochrome television systems // CCIR Xllth plenary assembly. New Delhi, 1970. ITU, Geneva, 1970. - V. V, Part 2. -P. 21-35.

24. CCIR Report 405-1. Subjective assessment of the quality of television pictures // CCIR Xllth plenary assembly. New Delhi, 1970. ITU, Geneva, 1970. - V. V, Part 2. - P. 89-93.

25. Chambers J.P. The Use of Digital Techniques in Television Waveform Generation // IBC Proc. London, 1974. - P. 40-46.

26. Cleary J.G., Teahan W.J., Witten I.H. Unbounded Length Context for PPM // IEEE Data Compression Conf. Proc. Snowbird, Utah, USA, 1995. - P. 52-61.

27. Cleaiy J., Witten I. Data Compression Using Adaptive Coding and Partial String Matching // IEEE Trans. Commun. 1984. - V. 32, №4. - P. 396-402.

28. Connor D.J., Brainard R.C., Limb J.O. Intraframe Coding for Picture Transmission // IEEE Proceedings. 1972. - V. 60, №7. - P. 779-791.

29. Cormack G.V., Horspoll R.N.S. Data Compression Using Dynamic Markov Modelling // Comput. J. 1987. - V. 30, №6. - P. 541-550.

30. Deperi M.G. Calcul des Formes D'onde Theoriques de Signaux Codes SECAM. Application a un Generateur Numerique de Signaux. // Revue de Radiodiffusion Television. - 1982. - №75. - P. 48-59.

31. Devlin В., Walland P. Test Card *M' Bitstreams for DVB Test and Measurement. - Snell & Wilcox Ltd., UK, 1998. - 6 p.

32. Drescher F., Steinmetz H.J., Dobesch H. Ein MeBgerat fur die automatische Messung von Geraten und Anlagen und zur Fernmessung im Bildkanal // Techn. Mitteilungen des RFZ. 1969. - №3. - P. 8-11.

33. Electronic Measuring Instruments. Catalog. MEGURO Electronics Corp., 1992.- 112 p.

34. ENERTEC. Instruments 1985. International Edition. Catalog. ENERTEC, 1985.- 122 p.

35. EUROPEAN STANDARD EN 50083-9. Cabled distribution systems for television and sound signals. Interfaces for CATV/SMATV headends and similar professional equipment for DVB/MPEG-2 transport streams. ETSI, 1998.-56 p.

36. Fano F.M. Technical N65. The Research Laboratory of Electronics, MIT, Mar. 17,1949. - W/P.

37. Fiala E.R., Greene D.H. Data Compression with Finite Windows // Communications of the ACM. 1989. - V. 32, №4. - P. 490-505.

38. Frei W., Jaeger P.A. Some Basic Considerations for the Source Coding of Color Pictures. //Int. Conf. on Communications Proc. Seattle, Wash., USA, 1973. -P. 34-39.

39. Frei W., Jaeger P.A., Probst P.A. Quantization of Pictoral Color Information // Nachrichtentech. Z. 1972. - V. 61. - S. 23-27.

40. Golomb S. Run-Length Encodings //IEEE Trans. Inform. Theory. 1966. - V. 12, №3.- P. 399-401.

41. Graham R.E. Predictive Quantizing of Television Signals //IRE Wescon Convention Record. 1958. - V. 2, Part 4. - P. 147-157.

42. Guasso M. A General Minimum-Redundancy Source-Coding Algorithm // IEEE Trans. Inform. Theory. 1980. - V. 26, №1. - P. 15-25.

43. Haar A. Zur Theorie der Orthogonalen Funktionensystem //Math. Annalen. -1910.-V. 5.-P. 331-371.

44. Habibi A. Comparison of Nth Order DPCM Encoder with Linear Transformations and Block Quantization Techniques // IEEE Trans. Commun. -1971. V. 19, №6, Part 1. - P. 948-956.

45. Harm H. Automatic Video Measurements with VIT Distortion Meter UPF // News from ROHDE & SCHWARZ. 1974. - №66. - P. 3-5.

46. Harrison C.W. Experiments with Linear Prediction in Television // Bell System Tech. J. 1952. - V.31. - P. 764-783.

47. Haskell B.G. Entropy Measurements for Nonadaptive and Adaptive, Frame-to-Frame, Linear Predictive Coding of Video-Telephone Signals // Bell System Tech. J. 1975. - V.54, №6. - P. 1155-1174.

48. HEWLETT PACKARD. HP Test & Measurement 1998. Catalog. HP, USA, 1998.-626 p.

49. HEWLETT PACKARD. Test & Measurement 1989. Catalog. HP, USA, 1989.- 793 p.

50. Horspool R.N., Cormack G.V. Dynamic Markov Modeling A Prediction Algorithm //Proc. 19th Int. Conf. on the System Sciences. - Honolulu, Hawaii, USA, 1986. - V. 2. - P. 700-707.

51. Howard P.G., Vitter J.S. Practical Implementations of Arithmetic Coding // Image and Text Compression. Ed. by Storer A. Kluwer Academic Publishers, Massachusetts, USA, 1992. - P. 85-112.

52. ISO/IEC 11172-2 Information Technology -- Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at up to about 1,5 Mbit/s - Part 2: Video (MPEG-1 Video). - ISO, 1993. - 112 p.

53. ISO/IEC 14496-2 Information Technology -- Coding of Audio-Visual Objects- Part 2: Visual (MPEG-4 Video). ISO, 2004. - 706 p.

54. ISO/IEC 14496-3 Information Technology » Coding of Audio-Visual Objects- Part 3: Audio. ISO, 2005. - 1163 p.

55. ISO/IEC WG11 MPEG Video Group. Encoder Optimization Core Experiment Descriptions. ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11, № MPEG00/N3523. - ISO, Beijing, July 2000.- 18 p.

56. ISO/IEC WG11. Optimization Model. Version 2.0. ISO/IEC/JTC1 /SC29/WG11, №3675. ISO, La Baule, October 2000. - 12 p.

57. ISO/IEC WG11. Optimization Model. Version 3.0. ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11, №4344. ISO, Sydney, July 2001. - 17 p.

58. ITU-T, CCITT Recommendation V.42 bis: Data Compression Procedures for Data Circuit Terminating Equipment (DCE) Using Error Correction Procedures.- ITU-T, 1990. 29 p.

59. ITU-R Document 6E/139-E Chairman, Study Group 6. Draft New Recommendation ITU-R BT.Doc. 6/270.: Broadcasting of Multimedia and Data Applications for Mobile Reception by Handheld Receivers. ITU-R, 28 March 2006. - 59 p.

60. ITU-R Document 6E/336-E, 6M/133-E. Increase of the Band 8 (VHF) Utilization Efficiency. ITU-R, 3 March 2006. - 9 p.

61. ITU-R Document 6E/430-E. Working Party 6M Liaison Statement to WP 6E: Technical report on Digital Mobile Narrowband Multimedia Broadcasting System (AVIS). - ITU-R, 30 August 2006. - 1 p.

62. ITU-R Document 6M/150-E. Technical Report: Digital Mobile Narrowband Multimedia Broadcasting System AVIS. ITU-R, 14 August 2006. - 12 p.

63. ITU-R Recommendation BT.500-11. Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures. ITU-R, 2002. - 48 p.

64. ITU-R Recommendation BT.601-5. Studio Encoding Parameters of Digital Television for Standard 4:3 and Wide-screen 16:9 Aspect Ratios. ITU-R, 1995.- 16 p.

65. ITU-R Recommendation BT.709-5. Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange. ITU-R, 2002. - 30 p.

66. ITU-R Recommendation ВТ. 1200-1. Target standard for digital video systems for the studio and for international programme exchange. ITU-R, 1998. - 5 p.

67. ITU-R Recommendation ВТ. 1201-1. Extremely high resolution imagery. ITU-R, 2004.- 10 p.

68. ITU-R Report BT.624-4. Characteristics of television systems. ITU-R, 1990. -33 p.

69. ITU-R Report BT.2049-1. Broadcasting of Multimedia and Data Applications for Mobile Reception. ITU-R, 2005. - 56 p.

70. ITU-T Recommendation H.261. Video Codec for Audiovisual services at p x 64 kbit/s. ITU-T, 1993.-29 p.

71. ITU-T Recommendation H.262, ISO/IEC 13818-2. Information Technology -Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information: Video (MPEG-2 Video). ITU-T, 2000. - 211 p.

72. ITU-T Recommendation H.263. Video Coding for Low Bit Rate Communication. ITU-T, 2005. - 167 p.

73. ITU-T Recommendation H.264. Advanced Video Coding for Generic Audiovisual Services (ISO/IEC 14496-10. Information Technology ~ Coding of Audio-Visual Objects Part 10: Advanced Video Coding). - ITU-T, 2005. - 343 P

74. ITU-T Recommendation J.61. Transmission performance of television circuits designed for use in international connections (CCIR Recommendation 567-3). -ITU-T, 1990.-45 p.

75. ITU-T Recommendation J.62. Single value of the signal-to-noise ratio for all television systems (CCIR Recommendation 568). ITU-T, 1990. - 4 p.

76. ITU-T Recommendation J.63. Insertion of test signals in the field-blanking interval of monochrome and colour television signals (CCIR Recommendation 473-5). ITU-T, 1990. - 14 p.

77. ITU-T Recommendation J.64. Definitions of parameters for simplified automatic measurement of television insertion test signals (CCIR Recommendation 569-2). -ITU-T, 1990.- 12 p.

78. ITU-T Recommendation T.81, ISO/IEC 10918-1. Information Technology -Digital Compression and Coding of Continuous-Tone Still Images: Requirements and Guidelines (JPEG). ITU-T, 1994. - 186 p.

79. ITU-T Recommendation T.84, ISO/IEC 10918-3. Information Technology ~ Digital Compression and Coding of Continuous-Tone Still Images: Extensions. -ITU-T, 1997.-84 p.

80. ITU-T Recommendation T.87, ISO/IEC 14495-1. Information Technology ~ Lossless and Near-Lossless Compression of Continuous-Tone Still Images: Baseline. ITU-T, 1999.-75 p.

81. ITU-T Recommendation T.800, ISO/IEC 15444-1. Information Technology ~ JPEG 2000 Image Coding System: Core Coding System. ITU-T, 2004. - 194 p.

82. ITU-T Recommendation T.801, ISO/IEC 15444-2. Information Technology -JPEG 2000 Image Coding System: Extensions. ITU-T, 2004. - 321 p.

83. ITU-T Recommendation T.802, ISO/IEC 15444-3. Information Technology -JPEG 2000 Image Coding System Part 3: Motion JPEG 2000. - ITU-T, 2002. -35 p.

84. ITU-T Recommendation T.870, ISO/IEC 14495-2. Information Technology ~ Lossless and Near-Lossless Compression of Continuous-Tone Still Images: Extensions. ITU-T, 2003. - 55 p.

85. Jacobson M. Compression of Character String by an Adaptive Dictionary // BIT. 1985. - V. 25, №4.-P.593-603.

86. Jain A.K. A Fast Karhunen-Loeve Transform for Finite Discrete Images // Proc. National Electronics Conference. Chicago, Ilinois, USA, October 1974. - P. 323-328.

87. Jain J.R., Jain A.K. Displacement Measurement and its Application in Interframe Image Coding //IEEE Trans. Commun. 1981. - V. 29, №12. - P. 1799-1808.

88. Judge J.L. Test Signal in The Digital Domain /TEKTRONIX. Television Technology in the 804s. Catalog. Tektronics, 1989. - P. 210-221.

89. Kaneko M., Hatori Y., Koike A. Improvements of Transform Coding Algorithm for Motion-Compensated Interframe Prediction Errors DCT/SQ Coding // IEEE J. Sel. Areas Commun. - 1987. - V. 5, №7. - P. 1068-1078.

90. Kim S., Kuo C.-C. J. Fast motion vector estimation with a Markov model for MPEG // Digital Video Compression: Algorithms and Technologies. Proc. SPIE. -, San Jose, California, USA, 1995. V. 2419. - P. 210-221.

91. Koga Т., Linuma К., Hirano A. et al. Motion-Compensated Interframe Coding for Video Conferencing //National Telecom. Conf. NTC'8l Proc. New Orleans, LA, USA, 1981. - P. G.5.3.1-G.5.3.5.

92. Kossentini F., Lee Y.-W., Smith M.J.T., Ward R.K. Predictive RD Optimized Motion Estimation for Very Low Bit-Rate Video Coding // IEEE J. Sel. Areas Commun. 1997. - V.15, №9. - P. 1752-1763.

93. Lee H.-J., Chiang Т., Zhang Y.-Q. Scalable Rate Control for MPEG-4 Video // IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology. 2000. - V. 10, № 6. - P. 878-894.

94. Limb J. Source-receiver Encoding of Television Signals // Proc. IEEE. 1967. -V. 55, №3. - P. 364-379.

95. Limb J., Murphy J. Measuring the Speed of Moving Objects from Television Signals // IEEE Trans. Commun. 1975. - V. 23, №4. - P. 474-478.

96. Long P.M., Natsev A.I., Vitter J.S. Text Compression via Alphabet Representation // IEEE Data Compression Conf. Proc. Snowbird, Utah, USA, 1997.-P. 161-170.

97. Mallat S. A Theory for Multiresolution Signal Decomposition: the Wavelet Representation // IEEE Pattern Analysis and Machine Intelligence. 1989. V. 11, №7.-P. 674-693.

98. Marti B. Preliminaiy Processing of Color Images // CCETT ATA/T/3/73. Sept. 5,1973.-P. 43-49.

99. Martin G.N.N. Range Encoding: an Algorithm for Removing Redundancy from a Digitised Message // Video & Data Recording Conf. Southampton, UK, July 1979.-P. 121-123.

100. Max J. Quantizing for Minimum Distortion //IEEE Trans. Inform. Theory. -I960.- V. 6,№1.-P.7-12.

101. Means R.W., Whitehouse H.J., Speiser J.M. Television Encoding Using a Hybrid Discrete Cosine Transform and a Differential Pulse Code Modulator in Real Time // National Telecom. Conf. Proc. San Diego, California, USA, 1974. -P. 61-66.

102. Miller V.S., Wegman M.N. Variations on a Theme by Ziv and Lempel //Combinatorial Algorithms on Words. Ed. by A. Apostolico, Z. Galil. -Springer-Verlag, New York, USA, 1985. P. 131-140.

103. Moffat A. Implementing the PPM Data Compression Scheme //IEEE Trans. Commun. 1990. V. 38, №11. - P. 1917-1921.

104. Moffat A., Neal R., Witten I.H. Arithmetic Coding Revisited //IEEE Data Compression Conf. Proc. Snowbird, Utah, USA, Mar. 1995. - P. 202-211.

105. Musmann H.G. Predictive Coding //Image Transmission Techniques. Advances in Electronics and Electron Physics. Ed. by W.K. Pratt. Academic Press, 1979. -P. 73-112.

106. Netravali A.N., Haskell B.G. Digital pictures: Representation and Compression. Plenum Press, NY, USA, 1991. - 586 p.

107. Netravali A.N., Robbins J.D. Motion Compensated Coding: Some New Results // Bell System Tech. J. 1980. - V. 59, №9. - P. 1735-1745.

108. Netravali A.N., Robbins J.D. Motion-Compensated Television Coding: Part I // Bell System Tech. J. 1979. - V. 58, №3. - P. 631-670.

109. Netravali A., Rubinstein C. Luminance Adaptive Coding of Chrominance Signals // IEEE Trans. Commun. 1979. - V. 27, №4. - P. 703-710.

110. Netravali A.N., Rubinstein C.B. Quantization of Color Signals //Proc. IEEE. -1977.-V. 65,№8.-P. 1177-1187.

111. Pasco R. Source Coding Algorithms For Fast Data Compression: PhD Thesis. -Dept of Electrical Engineering, Stanford University, California, USA, 1976. -W/P.

112. Pazderak J., Kepr M. Experimentalni stanoveni rozlisitelnych diferenci barvy a jeho aplikace // Slaboproudy obzor. 1984. - Sv. 45, №11. - P. 12-14.

113. Pazderak J., Kepr M. Objektivne meritelne Kriterium Barevneho podany televiznino obrasu // Slaboproudy obzor. 1980. - Sv. 41, №3. - P. 9-12.

114. An Overview of the Basic Principles of the Q-Coder Adaptive Binary Arithmetic Coder /W.B. Pennebaker, J.L. Mitchell, G.G. Langdon, R.B. Arps //IBM J. Res. Develop. 1988. V. 32, №6. - P. 717-726.

115. Philips TV Test Equipment. Catalog. PHILIPS, 1998. - 248 p.

116. PM 5631. Colour generator, MP (multi pattern). PHILIPS, 1998. - 3 p.

117. PM 5632 Colour generator, SECAM. PHILIPS, 1998. - 3 p.

118. Prabhu K., Netravali A. Motion Compensated Component Color Coding //IEEE Trans. Commun. 1982. - V. 30, №12. - P. 2519-2527.

119. Prabhu K.A., Netravali A.N. Motion Compensated Composite Color Coding // IEEE Trans. Commun. 1983. - V. 31, №2. - P. 216-223.

120. Pratt W., Chen W.-H., Welch L. Slant Transform Image Coding //IEEE Trans. Commun. -1974. V. 22, №8. - P. 1075-1093.

121. Rice R.F. Some Practical Universal Noiseless Coding Techniques //JPL Publications 79-22. Jet Propulsion Lab., Pasadena, California, USA, Mar. 1979.-45 p.

122. Rissanen JJ. Generalized Kraft Inequality and Arithmetic Coding // IBM J. Res. Develop. 1976. - V. 20, №3. - P. 198-203.

123. Rissanen J., Langdon G.G. Arithmetic Coding //IBM J. Res. Develop. 1979. -V. 23, №2. - P. 149-162.

124. Rodeh M., Pratt V.R., Even S. Linear Algorithm for Data Compression via String Matching //J. ACM. -1981. V. 28, №1. P. 16-24.

125. ROHDE & SCHWARZ. Measuring Equipment 88/89. Catalog, 1988. 548pp.

126. ROHDE & SCHWARZ. SOUND and TV BROADCASTING. Analog/digital. Catalog. R&S, 1997.-264 p.

127. ROHDE & SCHWARZ. SOUND and TV BROADCASTING. Measurements on transmitting systems. Catalog. R&S, 1997. - 223 p.

128. ROHDE & SCHWARZ. SOUND and TV BROADCASTING. Measuring and Monitoring Equipment. Catalog. R&S, 1997. - 304 p.

129. ROHDE & SCHWARZ. Sound & TV Broadcasting, Catalog 2004/2005. R&S, 2004. - CD.

130. ROHDE & SCHWARZ. TV Generator SGSF-SECAM. Catalog. R&S, 1997. -4 p.

131. ROHDE & SCHWARZ. Video Distortion Analyzer for TV Measurements UPF. R&S, 1997.-44 p.

132. ROHDE & SCHWARZ. WMP передвижная измерительная система. - R&S, 1989.-4 p.

133. Rubin F. Arithmetic Stream Coding Using Fixed Precision Registers //IEEE Trans. Inform. Theory. 1979. - V. 25, №6. - P. 672-675.

134. Sabatier J. Le codage differential de composantes du signaux de television couleur // Acta Electronica. 1976. - V.19, №3. - P. 245-253.

135. Sallio P., Kretz F. Qualite subjective en television numerique. Premiere partie: Methodologie de son evalution //Revue de radiodiffusion-television. 1978. -№52.-P. 23-27.

136. Schmidhuber J., Heil S. Sequential Neural Text Compression //IEEE Trans.

137. Neural Networks. 1996. - V. 7, №1. - P. 142-146. 139.Schreer O., Kauff P., Sikora T. 3D Videocommunication: Algorithms, Concepts and Real-Time Systems in Human Centred Communication. - Wiley, 2005. -364 p.

138. Studio Applications. SMPTE, 2004. - 17 p. 142.SMPTE 240M - Television - 1125-Line High-Definition Production Systems

139. Signal Parameters. SMPTE, 1999. - 23 p. 143.Stenger L. Quantization of TV Chrominance Signals Considering the Visibility of Small Color Differences // IEEE Trans. Commun. - 1977. - V. 25, №11. - P. 1393-1406.

140. Storer J.A., Szymanski T.G. Data Compression via Textual Substitution //J. ACM. 1982. - V. 29, №4. - P. 928-951.

141. Stuller J.A., Netravali A.N., Robbins J.D. Interframe Television Coding Using Gain and Displasement Compensation //Bell System Tech. J. 1980. - V. 59, №7. - P. 1227-1240.

142. Tekalp M. Digital Video Processing. Prentice-Hall, USA, 1995. - 526 p.

143. TEKTRONIX. Catalog. Tektronics, 1998. - 290 p.

144. TEKTRONIX. Committed to Excellence 1989. Catalog. Tektronics, 1989. -596 p.

145. TEKTRONIX. Тек Products 1987 Catalog. Tektronics, 1987. - 498 p.

146. TEKTRONIX. Television Products 1994. Catalog. Tektronics, 1994. - 239 p.

147. TEKTRONIX. Television Products Catalog. Tektronics, 1998. - 281 p.

148. Television Automatic Monitoring System. MARCONI Instruments, 1975. - 28 P

149. Compress (Version 4.0): Program and Documentation / S.W. Thomas, J. McKie, S. Davies, etc. 1985. - html.

150. THOMSON-CSF. TTV 8310. Test Signal Generator. Thomson-CSF, 1983. - 21. P

151. THOMSON-CSF. TTV 8400. Systeme de mesure par ordinateur des signaux de television «ТНОМ С.А.Т.». Catalog. Thomson-CSF, 1983. - 4 p.

152. THOMSON-CSF. TTV 8410. Generateur inserteur digital programmable «PRODIGE». Catalog. Thomson-CSF, 1983. - 2 p.

153. Tischer P. A Modified Lempel-Ziv-Welch Data Compression Scheme // Australian Computer Science. Commun. 1987. - V. 9, №1. - P. 262-272.

154. Tjalkens T.J., Volf P.A.J., Willems F.M.J. A Context-Tree Weighting Method for Text Generating Sources // IEEE Data Compression Conf. Proc. Snowbird, Utah, USA, Mar. 1997. - P. 472.

155. Umeda M. Video Signal Quantization by Differential PCM Technique //Rev. Electr. Commun. Lab., NTT. 1974. - V.22, №11. - P. 32-38.

156. Umeda M., Omori T. Quantizing Characteristics of DPCM for Video Signal // J. Inst. Telev. Japan. 1972. - V.28, №8. - P. 14-19.

157. Volf P.AJ. Text Compression Methods Based on Context Weighting //Stan Ackermans Institute Report 96.024. Eindhoven University of Technology, Netherlands, June, 1996. - P. 1-128.

158. Vos L.De. VLSI-Architecture for the Hierarchical Block Matching Algorithm for HDTV Applications // SPIE/VCIP. Cambridge, MA, Nov. 1990. - V. 1360. - P.398-409.

159. Wallace G.K. The JPEG Still Picture Compression Standard //Commun. ACM. -1991. V.34, №4. - P. 30-44.

160. Watkinson J. Textbook for Engineers on Motion Compensation. Snell & Wilcox Ltd, 1994.-62 p.

161. Welch T.A. A Technique for High-Performance Data Compression //IEEE Computer. 1984. - V. 17, №6. - P. 8-19.

162. White T.A., Allnatt J.W. Double-stimulus Quality Rating Method for Television Digital Codecs // Electronics Letters. 1980. - V.16, №18. - P. 714-716.

163. Willems F.M.J. The Context-Tree Weighting Method: Extensions // IEEE Trans. Inform. Theory. 1998. - V. 44, №2. - P. 792-798.

164. Willems F.M.J., Shtarkov Y.M., Tjalkens T.J. Context Tree Weighting: A Sequential Universal Source Coding Procedure for Fsmx Sources // IEEE Int. Symp. Inform. Theory Proc. San Antonio, Texas, USA, 1993. - P. 59.

165. Willems F.M.J., Shtarkov Y.M., Tjalkens TJ. The Context-Tree Weighting Method: Basic Properties // IEEE Trans. Inform. Theory. 1995. - V. 41, №3. -P. 653-664.

166. Willems F.M.J., Shtarkov Y.M., Tjalkens T.J. Context Weighting for General Finite-Context Sources //IEEE Trans. Inform. Theory. 1996. V. 42, №5. - P. 1514-1520.

167. Wintz P.A. Transform Picture Coding //Proc. IEEE. 1972. - V.60, №7. - P. 809-820.

168. Ziv J., Lempel A. A Universal Algorithm for Sequential Data Compression // IEEE Trans. Inform. Theory. 1977. - V. 23, №3. - P. 337-343.

169. Ziv J., Lempel A. Compression of Individual Sequences via Variable-Rate Coding // IEEE Trans. Inform. Theory. 1978. - V. 24, №5. - P. 530-536.

170. A.c. 604188 (СССР). Автоматический измеритель качественных показателей телевизионного тракта /М.И. Кривошеее, Ю.А. Медведев, В.П. Дворкович и др. // Б.И. 1978. - №15.

171. А.с. 815967 (СССР). Устройство автоматического контроля качественных показателей телевизионных каналов /М.И. Кривошеее, Ю.А. Медведев, Ю.М. Боловинцев и др.//Б.И. -1981. №11.

172. А.с. 1125776 (СССР). Генератор телевизионных измерительных сигналов / В.П. Дворкович, Н.Е. Исаенко, JI.B. Каминский и др. // Б.И. 1984. - №43.

173. А.с. 1190543 (СССР). Устройство автоматического контроля параметров телевизионных каналов / Ю.А. Медведев, В.Т. Басий, В.А. Рыбынок, Ю.В. Сташкив // Б.И. 1985. - №41.

174. Аббуд И. О допустимых цветовых искажениях ТВ изображения //Техника кино и телевидения. 1974. - № 5. - С. 64-65.

175. Анализатор телевизионный мониторинговый АТМ-2. Проспект научно-технического комплекса измерительной аппаратуры. СПб., НИИТ, 1999. -4 с.

176. Антипин М.В. Интегральная оценка качества телевизионного изображения. -М.: Наука, 1970.- 154 с.

177. Ахмед Н., Рао К.Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. М.: Связь, 1980. - 248 с.

178. Новый метод прецизионного измерения затухания несогласованности входов и выходов телевизионных устройств / В.Т. Басий, В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, Д.Г. Макаров // Метрология и измерительная техника в связи.-2001.-№4.-С. 18-24.

179. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1989.-448 с.

180. Портативные осциллографы /Е.К. Блюдин, З.М. Боднар, К.В. Кравченко и др. М.: Сов. радио, 1978. - 264 с.

181. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений. Преобразования и медианные фильтры / Под редакцией Т.С. Хуанга. М.: Радио и связь, 1984.-224 с.

182. Буяновский Г. Ассоциативное кодирование //Монитор. 1994. - № 8. - С. 10-22.

183. Вектороскоп ВСТ-1. Проспект научно-технического комплекса телевизионной измерительной аппаратуры. СПб., НИИТ, 1999. - 4 с.

184. Дельта-модуляция. Теория и применение /М.Д. Венедиктов, Ю.П. Женевский, В.В. Марков, Г.С. Эйдус. М.: Связь, 1976. - 272 с.

185. Видеоанализатор компьютерный ВК-1. Проспект фирмы НИИР-КОМ. М., 1998.- 16 с.

186. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразований. -С-Пб.: ВУС, 1999.-204 с.

187. Генератор телевизионных измерительных сигналов Г-230. Проспект научно-технического комплекса телевизионной измерительной аппаратуры. СПб., НИИТ, 1999. - 4 с.

188. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. Пер. с англ. под ред. П.А. Чочиа. М.: Техносфера, 2005. - 1072 с.

189. ГОСТ 7845-92. Система вещательного телевидения. Основные параметры. Методы измерений. М., 1992. - 36 с.

190. ГОСТ 18471-83. Тракт передачи изображения вещательного телевидения. Звенья тракта и измерительные сигналы. М., 1984. - 50 с.

191. ГОСТ. 19871-83. Тракты телевизионного вещательного цветного изображения. Каналы изображения аппаратно-студийного комплекса и передвижной телевизионной станции. М., 1983. - 40 с.

192. ГОСТ. 20532-83. Радиопередатчики телевизионные I V диапазонов. Основные параметры, технические требования и методы измерения. - М., 1984. - 34 с.

193. ГОСТ 26320-84. Оборудование телевизионное студийное и внестудийное. Методы субъективной оценки качества цветных телевизионных изображений. М., 1985. - 10 с.

194. ГОСТ Р 50890-96. Передатчики телевизионные маломощные. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений. М., 1996. - 40 с.

195. Гофайзен О.В., Певзнер Б.М. Характеристики зависимости качества изображения от основных параметров ТВ тракта. Часть I. Линейные искажения // Техника кино и телевидения. 1987. - №10. - С. 32-38.

196. Гофайзен О.В., Певзнер Б.М. Характеристики зависимости качества изображения от основных параметров ТВ тракта. Часть II. Нелинейные искажения // Техника кино и телевидения. 1987. - №11. - С. 33-37.

197. Гуляев Ю.В., Кравченко В.Ф., Рвачев В.А. Синтез весовых окон на основе атомарных функций //ДАН. 1985. - Т. 342, №1. - С. 29-31.

198. Дворкович А.В. Видеоинформационные IP-системы // 625. 2006. - № 5. -С. 87-94.

199. Дворкович А.В. Еще об одном методе расчета эффективных оконных функций, используемых при гармоническом анализе с помощью ДПФ // Цифровая обработка сигналов. 2001. - №3. - С. 13-18.

200. Дворкович А.В. Метрология аналого-цифровых систем телевизионного вещания // Отраслевой ежегодник «Связь России». М.: Связь Издат, 2002. - С. 461-474.

201. Дворкович А.В. Новые технологии видеокодирования в стандарте Н.264 // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 7 Междун. конф. -М.,2005.-Т. 2.-С.498-502.

202. Дворкович А.В. Новый метод расчета эффективных оконных функций, используемых при гармоническом анализе с помощью ДПФ // Цифровая обработка сигналов. 2001. - №2. - С. 49-54.

203. Дворкович А.В. Новый стандарт видеокодирования H.264/AVC -альтернатива стандарту MPEG-2 //Телевидение: передача и обработка изображений.: Материалы 4 Междун. конф. Докл. С.-Пб., 2005. - С. 29-31.

204. Дворкович А.В. Общие принципы кодирования динамических изображений различного разрешения // Нейрокомпьютеры и их применение.: Труды VIII Всеросс. конф. Докл. М., 2002. - С. 11.

205. Дворкович А.В. Особенности построения программного телевизионного кодера MPEG-2 // Цифровая обработка сигналов. 2002. - № 1. - С. 10-11.

206. Дворкович А.В. Проблемы и перспективы IP TV //Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 8 Междун. конф. М., 2006. - Т. 1. - С. 36.

207. Дворкович А.В. Синтез эффективных оконных функций для оценки параметров сигналов с помощью ДПФ // Радиотехника. 2005. - № 5. - С. 25-34.

208. Дворкович А.В. Современные мультимедийные системы техническая основа создаваемой информационной среды //Цифровые технологии в телевизионном и звуковом вещании.: Материалы 5 Междун. научно-практич. конф. Докл. - Валдай, 2005. - CD.

209. Дворкович А.В. Универсальный телевизионный измеритель -видеоанализатор компьютерный ВК-1/2 //Контрольно-измерительные приборы и системы. 2001. - № 2. - С. 12-18.

210. Дворкович А.В. Эффективное кодирование видеоинформации в новом стандарте H.264/AVC // Труды НИИР. М., 2005. - С. 56-69.

211. Дворкович А.В., Быстров С.В. Методика контроля потока при сжатии динамических изображений // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 5 Междун. конф. М., 2003. - Т. 1. - С. 429.

212. Дворкович А.В., Быстров С.В. Методика регулировки потока при сжатии динамических видеоизображений// Цифровая обработка сигналов. 2003. -№2.-С. 12-16.

213. Дворкович А.В., Дворкович В.П. Метрологическое обеспечение аналого-цифрового ТВ-канала // Прогресс технологий телерадиовещания.: Материалы Междун. конгресса HAT. Докл. М., 2000. - С. 225-231.

214. Система мобильного узкополосного мультимедийного вещания /А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, В.А. Иртюга и др. //Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 8 Междун. конф. М., 2006. - Т. 1. - С. 813.

215. Дворкович А.В., Дворкович В.П., Макаров Д.Г. Компьютерная метрология телевизионного канала // Прогресс технологий телерадиовещания.: Материалы Междун. конгресса HAT. Докл. М., 1997. - С. 94-102.

216. Испытательные таблицы для измерения качества цифрового и аналогового телевизионного вещания / А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Д.Г. Макаров и др. // 625. 1999. - № 8. - С. 36-42.

217. Компьютерная методология аналогового и цифрового телевизионного вещания / А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Д.Г. Макаров и др. // Прогресстехнологий телерадиовещания.: Материалы Междун. конгресса HAT. Докл. М., 1999.-С. 193-199.

218. Компьютерная метрология телевизионного канала / А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Д.Г. Макаров, АЛО. Соколов // Инновации-98.: Тезисы докл. -М., ВВЦ, 1998. С. 38.

219. Единые принципы сжатия цветных динамических изображений различного разрешения / А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Г.Н. Мохин и др. // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 2 Междун. конф. -М., 1999. Т. 3.-С. 688-693.

220. Высокоэффективные методы цифрового сжатия изображений различного разрешения / А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Г.Н. Мохин, А.Ю. Соколов // Инновации-98.: Тезисы докл. М., ВВЦ, 1998. - С. 39.

221. Дворкович А.В., Дворкович В.П., Соколов А.Ю. Эффективные алгоритмы MPEG-кодирования динамических изображений различного разрешения // Прогресс технологий телерадиовещания.: Материалы Междун. конгресса HAT. Докл. М., 1999. - С. 157-160.

222. Дворкович А.В., Иртюга В.А. Универсальный измеритель звуковых сигналов аудиоанализатор компьютерный АК-1 //Контрольно-измерительные приборы и системы. - 2002. - № 2. - С. 20-24.

223. Дворкович А.В., Маклаков Д.В. Метрология цифрового потока MPEG-2 // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 5 Междун. конф. -М., 2003. Т. 1.- С. 430.

224. Дворкович А.В., Мингазов И.Д. Методика построения промежуточных кадров видеопоследовательности //Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 6 Междун. конф. М., 2004. - Т. 2. - С. 132-134.

225. Дворкович А.В., Мингазов И.Д. Особенности кодирования стереоскопических видеоизображений в рамках совместимости со стандартом MPEG // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 8 Междун. конф. М., 2006. - Т. 2. - С. 378-379.

226. Дворкович А.В., Мингазов И.Д. Особенности программной реализации цифрового телевизионного кодера MPEG-2 // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 5 Междун. конф. М., 2003. - Т. 1,- С. 431.

227. Дворкович А.В., Мохин Г.Н., Нечепаев В.В. Об эффективности цифровой обработки статических изображений // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 1 Междун. конф. М., 1998. - Т. 3.- С. 202-204.

228. Дворкович А.В., Мохин Г.Н., Соколов АЛО. Особенности построения программного кодека видеоконференцсвязи // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 1 Междун. конф. М., 1998. - Т. 3. - С. 188-190.

229. Дворкович А.В., Нечепаев В.В. О модели интерактивной системы взаимодействия мультимедийных терминалов // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 6 Междун. конф. М., 2004. - Т. 2. - С. 112-114.

230. Дворкович В.П. Интегральная оценка качества телевизионного канала // Электросвязь. 1988. - №7. - С. 18-19.

231. Дворкович В.П. К вопросу о дискретной и непрерывной линейной фильтрации постоянного уровня видеоимпульсов // Радиотехника и электроника. 1979. - Т. XXIV, № 11. - С. 2278-2289.

232. Дворкович В.П. Оптимизация измерительных сигналов для оценки характеристик телевизионного канала //Радиотехника. 1988. - №2. - С. 310.

233. Оборудование НИИР / В.П. Дворкович, В.Т. Басий, А.В. Дворкович, Д.Г. Макаров // 625. 1999. - № 8. - С. 42-46.

234. Телевизионные измерения как средство обеспечения высокого качества телевизионного вещания /В.П. Дворкович, В.Т. Басий, А.В. Дворкович, Д.Г. Макаров // 625. 1999. - № 8. - С. 5-6.

235. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Аппаратура для измерений в аналоговом и цифровом телевидении // Прогресс технологий телерадиовещания.: Тезисы докл. VI Междун. конгресса HAT. М., 2002. - С. 41.

236. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Метрологическое обеспечение в сетях кабельного телевидения // Стратегия и пути развития кабельного телевидения в России.: Семинар-совещание. Тезисы докл. М., 2000. - С. 33-37.

237. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Метрологическое обеспечение на распределительных сетях телерадиовещания //Техническая политика в развитии современного телевизионного вещания в России.: Семинар-совещание. Тезисы докл. Сочи, 2001. - С. 136-140.

238. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Расчет банков фильтров дискретного вейвлет-преобразования и анализ их характеристик // Цифровая обработка сигналов. 2006. - №2. - С. 2-10.

239. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, Ю.Б. Зубарев и др.; Под ред. Ю.Б. Зубарева и В.П. Дворковича. М.: МЦНТИ, 1997. - 216 с.

240. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, Ю.Б. Зубарев и др.; Под ред. Ю.Б. Зубарева и В.П. Дворковича. Изд. второе, перераб. и доп. М.: HAT, 1997. - 256 с.

241. Как эффективно использовать каналы ОВЧ ЧМ вещания / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, В.А. Иртюга, В.В. Тензина // Труды НИИР. М., 2005. - С. 49-55.

242. Новая аудиовизуальная информационная система /В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, В.А. Иртюга, В.В. Тензина //Broadcasting. Телевидение и радиовещание. 2005. - № 5. - С. 52-56.

243. Новая система мультимедийного вещания на мобильного абонента / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, В.А. Иртюга, В.В. Тензина //Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 7 Междун. конф. М., 2005. -Т. 2. - С. 505-509.

244. Дворкович В.П., Дворкович А.В., Макаров Д.Г. Высокоточные измерения параметров и качественных показателей телевизионного канала // Метрология и измерительная техника в связи. 1998. - № 3. - С. 17-21.

245. Единые принципы сжатия цветных динамических изображений различного разрешения /В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, Г.Н. Мохин и др. // Цифровая обработка сигналов. 1999.- № 1. - С. 27-35.

246. Компьютерный масштабируемый видеокодек для узкополосных каналов связи / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, Г.Н. Мохин, А.Ю. Соколов // 3 Междун. конф. по спутниковой связи ICSC'98.: Докл. М. 1998. - Т. 1. - С. 94-96.

247. Компьютерный масштабируемый видеокодек для узкополосных каналов связи /В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, Г.Н. Мохин, А.Ю. Соколов // Электросвязь. 1999. - № 10. - С. 41-43.

248. Повышение эффективности использования VHF-диапазона частот за счет перехода на цифровое вещание AVIS / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович, В.В. Тензина и др. // Труды НИИР. М., 2006. - С. 34-43.

249. Дворкович В.П., Кривошеев М.И. Особенности измерения и контроля в цветном телевидении (Учебное пособие). М.: Изд. ГКТР, 1981. -131 с.

250. Дворкович В.П., Нечепаев В.В. Компенсация движения с использованием преобразования Фурье // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. I Междун. конф. М., МЦНТИ, 1998. - Т. 3. - С. 149-151.

251. Дворкович В.П., Нечепаев В.В., Дворкович А.В. Анализ эффективности цифровых методов сжатия телевизионных изображений // II Международная конференция по спутниковой связи ICSC'96.: Докл. М., 1996. - Т. 2. - С. 46-53.

252. Цифровое сжатие телевизионных изображений для передачи по спутниковым каналам связи / В.П. Дворкович, В.В. Нечепаев, Г.Н. Мохин, А.В. Дворкович //Международная конференция по спутниковой связи ICSC'94.: Докл. М., 1994. - Т. 1. - С. 142-144.

253. Дворкович В.П., Нечепаев В.В., Соколов А.Ю. Предварительная обработка изображения для анализа движения методом фазовой корреляции // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. I Междун. конф. -М., МЦНТИ, 1998. Т. 3. - С. 143-148.

254. Дейвид Г. Порядковые статистики. М.: Наука, 1979. - 119 с.

255. Демодулятор телевизионный измерительный. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЖЯ2.029.014 ТО. Омск, 1988. - 142 с.

256. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. М.: Мир, 1978. - 592 с.

257. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. М.: РХД, 2001. - 464 с.

258. Дьяконов В.П. Вейвлеты. От теории к практике. М.: Солон-Р, 2002. - 448 с.

259. Залманзон JI.A. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. М.: Наука, 1989. - 496 с.

260. Захарова А.Е., Козаренко В.А. Телевизионные измерительные демодуляторы //Метрология и измерительная техника в связи. 1999. -№1. - С. 44-46.

261. Видеоинформационная система в современном вузе /В.А. Зернов, Д.С. Карпенко, В.П. Дворкович, А.В. Дворкович //Высшее образование сегодня. 2005. - № 12. - С. 9-13.

262. Зубарев Ю.Б., Дворкович В.П., Дворкович А.В. Внедрение мультимедийных систем в России // Современные телевизионные технологии. Состояние и развитие.: Тезисы докл. научно-технич. конф. -М., МНИТИ, 2002. С. 5-6.

263. Зубарев Ю.Б., Дворкович В.П., Дворкович А.В. Проблемы и перспективы внедрения информационных мультимедийных систем в России // Электросвязь. 2004. - № 10. - С. 11-16.

264. Компьютерное обучение специалистов по цифровой обработке телевизионных изображений /Ю.Б. Зубарев, В.П. Дворкович, А.В. Дворкович и др. // II Междун. конф. по спутниковой связи ICSC'96.: Докл. -М., 1996.-Т. 1.-С.77-79.

265. Игнатьев Н.К. Дискретизация и ее приложения. М.: Связь, 1980. - 264 с.

266. Измеритель звуковых уровней многоканальный «ИЗУМ-16ДК». Проспект НИИРадио. М., 1999. - 1 с.

267. Информационный бюллетень. Телевидение. Радиовещание. Видео. Аудио. -М.: ВНИИТР, 1998.-58 с.

268. Катермоул К.В. Принципы импульсно-кодовой модуляции. М.: Связь, 1974. - 240 с.

269. Кравченко В.Ф. Новые синтезированные окна// ДАН. 2002. - Т. 382, №2. -С. 190-198.

270. Кравченко В.Ф., Пустовойт В.И. Новый класс весовых функций и их спектральные свойства // ДАН. 2002. - Т. 386, №1. - С. 38-42.

271. Кравченко В.Ф., Рвачев В.А., Рвачев B.J1. Построение новых окон для обработки сигналов на основе атомарных функций // ДАН СССР. 1989. -Т. 306, №1.- С. 78-81.

272. Красильников Н.Н. Статистическая теория передачи изображений. М.: Связь, 1976. - 184 с.

273. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображения. М.: Радио и связь, 1986. - 246 с.

274. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М.: Радио и связь, 1989. - 608 с.

275. Автоматизация измерения параметров телевизионного сигнала и качественных показателей ТВ канала / М.И. Кривошеев, В.П. Дворкович, В.В. Бабич, ЕЛ. Рывкин//Электросвязь. 1980. - №5. - С. 17-32.

276. Принципы построения генераторов ТВ измерительных сигналов /М.И. Кривошеев, В.П. Дворкович, Ю.А. Медведев, В.Ж. Коломенский // Техника кино и телевидения. 1980. - №5. - С. 45-53.

277. Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Световые измерения в телевидении. М.: Связь, 1973. - 224 с.

278. Кустарев А.К. Колориметрия цветного телевидения. М.: Связь, 1967. - 335 с.

279. Ландау JI.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VI Гидродинамика. 3-е изд., перераб. М.: Наука, 1986. - с. 736.

280. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь, 1989. - 653 с.

281. Лоули Д., Максвелл А. Факторный анализ как статистический метод. М.: Мир, 1967.- 144 с.

282. Найто X., Сайто С. Генератор испытательного цифрового сигнала, вводимого в интервал кадрового гасящего импульса // Tarebigen. J. of the Jnst. of Telev. Eng. of Japan. -1971. V. 30, №2. - P. 114-120.

283. НИИР-КОМ. Внедрение результатов научных исследований НИИР. Разработки в области цифровой и компьютерной обработки сигналов от общих алгоритмов до готовых изделий. Проспект НПФ НИИР-КОМ. М., 1999. - 15 с.

284. Новаковский С.В. Стандартные системы цветного телевидения. М.: Связь, 1976. - 368 с.

285. Нуссбаумер Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления сверток. М.: Радио и связь, 1985. - 248 с.

286. Оборудование для цифрового телевещания 2005 //Broadcasting Телевидение и радиовещание. Каталог продукции. М., 2005. - 112 с.

287. Оборудование для цифрового телевещания 2006 // Broadcasting Телевидение и радиовещание. 2006. - №6. - 80 с.

288. Обработка изображений и цифровая фильтрация / Под ред. Т. Хуанга. М.: Мир, 1979. - 274 с.

289. Обработка изображений при помощи ЦВМ /Пер. с англ. под ред. Д.С. Лебедева. М.: Мир, 1973. - 204 с.

290. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов. М.: Связь, 1979.-416 с.

291. Осциллограф универсальный С1-81: Техническое описание и инструкция по эксплуатации И22.044.080 ТО. -103 с.

292. Анализ путей создания цифровых видеоинформационных систем и возможностей их освоения в телекоммуникационном пространстве России.: Отчет по теме «Зеркало-С». МАИ, Институт спутниковых и наземных систем связи и вещания. - М., декабрь 1997. - 166 с.

293. Исследования и разработка методов реализации аппаратуры компьютерного контроля и измерений аналоговых, аналого-цифровых ицифровых трактов передачи ТВ сигналов на базе персонального компьютера.: Отчет по теме «Тестер-К». НИИР, ноябрь 2001. - 132 с.

294. Компьютерные исследования и анализ эффективности алгоритмов покадрового сжатия телевизионных изображений.: Отчет по теме «Коринф». НИИР, ноябрь 1995. - 61 с.

295. Разработка алгоритмической модели цифровых измерительных кодеров ЦТ SECAM, PAL и NTSC.: Отчет по теме «Контраст-М». НИИР, март 1993. -72 с.

296. Разработка алгоритмов сжатия видеоинформации; разработка кодеров и декодеров на основе микропроцессорных модулей.: Отчет по теме «Мультиканал-видео». Институт телеинформационных систем. - М., декабрь 1998.- 159 с.

297. Разработка алгоритмов функционирования и структурной схемы цифрового мультисервисного декодера сигналов ЦТ SECAM, PAL и NTSC.: Отчет по теме «Контраст-М». НИИР, сентябрь 1993. - 90 с.

298. Разработка алгоритмов цифрового транскодирования систем цветного телевидения SECAM, PAL и NTSC.: Отчет по теме «Коринф». НИИР, июль 1996. - 94 с.

299. Разработка алгоритмов цифровой обработки ТВ сигналов, обеспечивающих передачу нескольких ТВ программ в канале с полосой 6-8 МГц.: Отчет по теме «Коринф». НИИР, декабрь 1996. - 138 с.

300. Разработка аппаратных и программных средств ввода-вывода сигналов звукового сопровождения телевидения и программы измерений и контроля каналов их передачи.: Отчет по теме «Тестер-К». НИИР, июнь 2000. - 95 с.

301. Разработка аппаратных и программных средств передачи видеоизображения, звука и произвольных данных по каналу связи от 32 до 384 кбит/с при частоте кадров изображений от 3 до 15 кадров/с.: Отчет по теме «Т-Виком». НИИР, сентябрь 2001. - 86 с.

302. Разработка аудиовизуальной информационной системы с использованием узкополосного канала связи для мобильных абонентов.: Отчет по теме «Видео-М». НИИР, август 2004. - 71 с.

303. Разработка аудиовизуальной информационной системы с использованием узкополосного канала связи для мобильных абонентов.: Отчет по теме «Видео-М». НИИР, февраль-июнь 2005. - 50 с.

304. Разработка действующей программы видеоконференцсвязи/ видеотелефонии типа «точка-точка», работающей в режиме реального времени в локальной сети.: Отчет по проекту РФФИ №01-07-90355. -НИИР, декабрь 2002.- 154 с.

305. Разработка действующей программы кодера и декодера видео (стандарты Н.261/Н.263) и звука (стандарты G.711/G.723.1), работающей в режиме реального времени.: Отчет по проекту РФФИ №01-07-90355. НИИР, декабрь 2001.-85 с.

306. Разработка и отладка модели интерактивной системы взаимодействия удаленных мультимедийных компьютерных комплексов.: Отчет по проекту РФФИ №01-07-90047. НИИР, декабрь 2003. - 106 с.

307. Разработка и отладка сервера видеоконференцсвязи. Создание действующей системы, протокол испытаний.: Отчет по проекту РФФИ №01-07-90355. НИИР, декабрь 2003. - 87 с.

308. Разработка компьютерных программ канального помехозащищающего кодирования и OFDM-молуляции. Программная реализация компьютерного модема системы вещания для мобильных абонентов.: Отчет по проекту РФФИ №04-07-90055. НИИР, декабрь 2005. - 54 с.

309. Разработка компьютерных программ кодирования аудиовизуальной информации для передачи по узкополосным каналам мобильной связи.: Отчет по проекту РФФИ №04-07-90055. НИИР, декабрь 2004. - 106 с.

310. Разработка методов оценки параметров каналов передачи сигналов сжатой телевизионной информации.: Отчет по теме «Тестер-К». НИИР, декабрь 1997.-43 с.

311. Разработка методов повышения эффективности сжатия динамических изображений.: Отчет по теме «Коринф». НИИР, апрель 1996. - 142 с.

312. Разработка модели случайных ТВ изображений с заданными статистическими свойствами.: Отчет по теме «Контраст-ТВЧ». НИИР, октябрь 1992. - 38 с.

313. Разработка нормативно-технической базы и эффективного использования новых компьютерных систем контроля и измерений каналов передачи сигналов звукового и телевизионного вещания.: Отчет по теме «Компан-ТВ». АОЗТ «РАСТ-ТВ». - М., ноябрь 1997. - 76 с.

314. Разработка программного обеспечения измерительного комплекса и проведение компьютерного моделирования процессов оценки параметров канала.: Отчет по теме «РС-КМ». АОЗТ «РАСТ-ТВ». - М., октябрь 1995. -124 с.

315. Разработка программного обеспечения компьютерного генератора.: Отчет по теме «Технология». НИИР, ноябрь 1995. - 47 с.

316. Разработка программных средств обработки изображений различного разрешения и измерительной информации.: Отчет по теме «Тестер-К». -НИИР, октябрь 2001.- 172 с.

317. Разработка программных средств цифрового кодирования ТВ сигналов и аппаратных средств генерации специальных ТВ измерительных сигналов.: Отчет по теме «Компан-ТВ». НИИР, апрель 2002. - 265 с.

318. Разработка программы компьютерных исследований алгоритмов фрактального кодирования с оценкой эффективности и быстродействия.: Отчет по теме «ТВ-Фрактал». НИИР, июль 1997. - 83 с.

319. Разработка системы оценки каналов формирования и передачи сигналов ЦТ SECAM-цифра- SECAM и соответствующих дополнений в ПТЭ СВТ.: Отчет по теме «Тестер-К». НИИР, август 2001. - 70 с.

320. Разработка универсальных компьютерных способов и устройств обработки и анализа статических и динамических изображений различного разрешения.: Отчет по теме «Компан-ТВ». НИИР, апрель 2003. - 202 с.

321. Теоретические и экспериментальные исследования компрессии стереоскопического видеосигнала.: Отчет по проекту РФФИ №05-0790094. НИИР, декабрь 2005. - 126 с.

322. Патент 1518924 (РФ). Способ измерения линейных характеристик канала связи / В.П. Дворкович // Б.И. -1993.

323. Патент 2122295 (РФ). Способ покадрового сжатия изображений /В.П. Дворкович, Г.Н. Мохин, В.В. Нечепаев, А.В. Дворкович // Б.И. 1998.

324. Патент 2137194 (РФ). Способ анализа векторов движения деталей в динамических изображениях /А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Ю.Б. Зубарев, АЛО. Соколов // Б.И. 1999.

325. Патент 2182727 (РФ). Способ поиска векторов движения деталей в динамических изображениях /А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, А.Ю. Соколов //Б.И. -2002.

326. Патент 2182746 (РФ). Способ цифровой обработки динамических изображений /А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Г.Н. Мохин, А.Ю. Соколов//Б.И.-2002.

327. Патент 2219676 (РФ). Способ трансляции информационного телевидения / А.В. Дворкович, В.П. Дворкович, Ю.Б. Зубарев и др. // Б.И. 2003.

328. Певзнер Б.М. Качество цветных телевизионных изображений. М.: Радио и связь, 1988.-224 с.

329. Певзнер Б.М. Системы цветного телевидения. Л.: Энергия, 1969. - 232 с.

330. Погрибной В.А. Дельта-модуляция в цифровой обработке сигналов. М.: Радио и связь, 1990. - 216 с.

331. Правила технической эксплуатации средств вещательного телевидения (ПТЭ-95). М.: Радио и связь, 1995. - 176 с.

332. Проспект ЗАО СОТА. Челябинск, 1999. - 8 с.

333. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Т. 1, 2. М.: Мир, 1982. - 792 с.

334. Прэтт У., Кэйн Д., Эндрюс X. Кодирование изображений посредством преобразования Адамара // ТИИЭР. 1969. - Т. 57, №1. - С. 66-77.

335. Птачек М. Цифровое телевидение. Теория и техника. М.: Радио и связь, 1990. - 528 с.

336. Пэдхем Ч., Сондерс Ж. Восприятие света и цвета. М.: Мир, 1978. - 255 с.

337. Райзер Г.Дж. Комбинаторная математика. М.: Мир, 1966. - 156 с.

338. Секамоскоп AS-40. Проспект. CFT, Франция. - 3 с.

339. Секамоскоп ПБ-100М. Проспект Научно-технического комплекса телевизионной измерительной аппаратуры. СПб., НИИТ, 1999. - 4с.

340. Семенюк В.В. Экономное кодирование дискретной информации. СПб.: ИТМО, 2001.- 116 с.

341. Стил Р. Принципы дельта-модуляции. М.: Связь, 1979. - 368 с.

342. Телевизионная техника. Справочник //Под общей ред. Ю.Б. Зубарева и Г.Л. Глориозова. М.: Радио и связь, 1994. - 312 с.

343. Телевизионный демодулятор НТТ-0771/МО. Технические характеристики. HIRADATECNIKA, 1998. - 4 с.

344. Телевизионный демодулятор TR-0771. Руководство по эксплуатации. -HIRADATECNIKA, 1998. Т. 1,105 е., Т. 2,102 с.

345. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1971. - 424 с.

346. ТЕСЛА А.О. TDO-2. Телевизионный измерительный демодулятор изображения. Технические характеристики, с.8.

347. ТЕСЛА А.О. TDZ-2. Телевизионный измерительный демодулятор звука. Технические характеристики, с.7.

348. Тилькин В.И. О системе оценок качества телевизионного изображения // Техника кино и телевидения. 1975. - №9. - С. 57-58.

349. Харатишвили Н.Г. Цифровое кодирование с предсказанием непрерывных сигналов. М.: Радио и связь, 1986. - 140 с.

350. Хармут Х.Ф. Передача информации ортогональными функциями. М.: Связь, 1975. - 272 с.

351. Хаффмен Д.А. Метод построения кодов с минимальной избыточностью // Кибернетический сборник. -1961. Вып. 3. С. 79-87.

352. Хэррис Ф.Дж. Использование окон при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье //ТИИЭР. 1978. - Т. 66, №1. - С. 6096.

353. Цифровое кодирование телевизионных изображений /Под ред. И.И. Цукермана. М.: Связь, 1981. - 239 с.

354. Цифровое телевидение / Под ред. М.И. Кривошеева. М.: Связь, 1980. - 264 с.

355. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Иностранная литература, 1963. - 830 с.

356. Анализатор искажений ТВ измерительных сигналов КЗ-2 /B.JI. Шкляр, E.JI. Рывкин, Р.Г. Иосевич, В.М. Фарберг// Средства связи. 1984. - Вып. 4. - С. 52-53.

357. Разработку программного обеспечения, руководство проведением пуско-наладочных работ и эксплуатацией Комплекса спутниковой телеконференцсвязи с российской стороны обеспечивал кандидат физико-математических наук Дворкович Александр Викторович.

358. В настоящее время система телеконференцсвязи «Вуличного Телебачення» исполкчустся в качестве корреспондентской сета канала телевидения TOTV в Украине.

359. Директор ЧП «Вуличне Телебаченн

360. Настоящий акт составлен в том, что Дворкович А.В. был основным разработчиком и руководителем внедрения в образовательный процесс Российского Нового Университета интерактивной мультимедийной видеоинформационной системы VPhone.

361. VPhone функционирует в сети компьютерной наземной связи РосНОУ и объединяет центральный ВУЗ и 8 его филиалов.

362. Система работает как в режиме «точка-точка», так и через сервер с возможностью одновременно подключения одного ведущего и от двух до восьми участников.

363. Она состоит из следующих программных компонентов: абонентского терминала, сервера многоточечной связи, мультидекодера, плеера архивных записей сеансов связи.

364. Обеспечиваются такие дополнительные сервисы, как передача файлов, обмен короткими сообщениями (chat), централизованная демонстрация презентаций.

365. Абонентский терминал позволяет участвовать в персональной (точка-точка) конференции или подключаться к многоточечной конференции.

366. Мультидекодер обеспечивает визуализацию многоточечной конференции и управление передачей данных в ней.

367. Система VPhone предусматривает дальнейшее интегрирование с Корпоративной Информационной Системой (КИС) «Вектор» РосНОУ.

368. Проректор РосНОУ по инновационно-образовательнойи научной работе, к.ф-м.н.1. Палкин Е.А.

369. Зам. начальника Управления Информатизации РосНОУ1. Карпенко Д.С.

370. УТВЕРЖДАЮ Ректор НОУ СГА, профессор2006 г.1. АКТвнедрения программного комплекса видеоинформационной связи ПК ВИС «Телемарафон» в сети дистанционного образования Современной1. Гуманитарной Академии

371. ПК ВИС «Телемарафон» функционирует в сети компьютерной спутниковой и наземной связи НОУ СГА и объединяет центральный ВУЗ и 30 его филиалов.

372. ПК ВИС работает как в режиме «точка-точка», так и через сервер -несколько «виртуальных комнат» (параллельных конференций) с различными режимами вещания в каждой комнате («один всем», «все всем» и пр.).

373. ПК ВИС состоит из следующих программных компонентов: абонентского терминала, сервера многоточечной связи, терминала управления сервером, терминала управления показом презентаций, мультидекодера, плеера архивных записей сеансов связи.

374. Абонентский терминал позволяет участвовать в персональной (точка-точка) конференции, подключаться к многоточечной конференции, обеспечивать трансляцию аудиовизуальной информации.

375. ПК ВИС «Телемарафон» включает в настоящее время сервер, поддерживающий до 10 параллельно функционирующих «виртуальных комнат», и 49 клиентских терминалов. СГА планирует дальнейшее расширение своей видеоинформационной сети.

376. Разработка и исследование высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображений н оценки их качества» в создание мобильной аудиовизуальной информационной системы AVIS

377. Значительный интерес представляет использование цифровой системы в диапазоне частот 66-74 МГц, который в России и странах СНГ до настоящего времени используется для трансляции устаревшей системы стереовещания с полярной модуляцией.

378. В системе AVIS использованы разработанные под руководством и при непосредственном участии Дворковича А.В. кодеки в соответствии со стандартами видео и аудиокомпрессии AVC (ITU-T Rec. Н.264, MPEG-4 Pait 10 AVC) и AAC (MPEG-4 Part 3 Audio).

379. При натурных испытаниях системы AVIS были использованы следующие параметры передаваемого сигнала:

380. Количество несущих OFDM:.279;1. Тип модуляции:.16-QAM;1. Защитный интервал:.1/8;

381. Скорость сверточного кодирования:.3/4;

382. Скорость полезного цифрового потока: .560 кбит/с;

383. Параметры видеоизображения:.352x288 (CIF), 25 кадров/с;

384. Ширина полосы спектра сигнала:.250 кГц;

385. Использовался московский передатчик канала «Русское Радио». Мощность передатчика составляла примерно 200 Вт. Максимально удаленная точка при устойчивом приёме находилась от передатчика на расстоянии 21.5 км.

386. Ниже приведены граничные условия устойчивой работы системы при

387. Распределение помехи в канале Сигнал/шум, дБ1. По Гауссу 13.51. По Гауссу и по Райсу 141. По Гауссу и по Релею 17

388. По результатам исследований системы Дворковичем А.В. в соавторстве с Дворковичем В.П., Тензиной В.В. и Иртюгой В.А. были разработаны вклады России в Международный союз электросвязи:

389. ITU-R Document 6Е/336-Е, 6М/133-Е Increase of the Band 8 (VHF) Utilization Efficiency, 3 March 2006.

390. ITU-R Document 6M/150-E Technical Report: Digital Mobile Narrowband Multimedia Broadcasting System AVIS, 14 August 2006.

391. Эти вклады были представлены Дворковичем А.В. на заседаниях Рабочих групп ITU-R 6Е и ITU-R 6М в марте и августе 2006 года соответственно.

392. Разработка высокоэффективных систем цифровой обработки динамических изображенийи оценки их качества, создание и внедрение видеоанализатора компьютерного серии ВК»

393. Указанные приборы используются в ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИФТРИ» в качестве эталонов при проведении испытаний и поверки телевизионных средсгвлпмерений.

394. Директор ИМВП ФГУП «ВНИИФТРИ» к.т.н. К* // B.JL Костромин

395. Комплекс измерительный КИ-ТВ состоит из двух приборов -видеоанализатора ВК-2 и аудиоанализатора АК-1. Видеоанализатор ВК-2, реализует функции:

396. Генератора ТВ испытательных строк,

397. Генератора периодических ТВ измерительных сигналов,

398. Генератора испытательных таблиц систем SECAM и PAL,

399. Генератора ТВ измерительных сигналов для контроля аналого-цифровых каналов SECAM (PAL) цифра - SECAM и PAL - цифра - PAL,

400. Генератора динамических изображений для оценки кодеров MPEG2: SECAM (PAL) MPEG-2 - SECAM и PAL - MPEG-2 - PAL,

401. Анализатора искажений ТВ испытательных строк,

402. Анализатора искажений периодических ТВ измерительных сигналов,

403. Анализатора искажений аналого-цифровых ТВ каналов: SECAM (PAL) цифра - SECAM и PAL - цифра - PAL,

404. ТВ осциллографа с электронной лупой и спектроанализатором,10. Измерителя АЧХ и ГВЗ,11. Секамоскопа,12. Вектороскопа,13. ТВ монитора,

405. Системы двухуровневого допускового контроля,

406. Формирователя базы данных.

407. Многоканальная система контроля сигналов изображения и звукового сопровождения предназначена для анализа качества поступающих из аппаратно-студийных комплексов московских телецентров сигналов 18-и программ телевизионного вещания.

408. Начальник Управления контроля за излучениями и регистрации РЭС и ВЧУ1. В.К. Новиков1. Новиков 771 86 12