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多媒体通信系统(3.3)  

2003-10-09 10:21:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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3.3 Signal-Processing Elements 
Many classical signal-processing procedures have become deeply embedded in the multidimensional fields. A key driver is optimization for representation of multimedia components, as well as the associated storage and delivery requirements. The optimization procedures range from very simple to sophisticated. Some of the principal techniques are the following:
Nonlinear analog (video and audio) mapping 
Quantization of the analog signal 
Statistical characterization
Motion representation and models 
3D representations
Color processing
许多经典的信号处理规程已经深深地植入多维领域。为了表示多媒体分量,对关键的驱动器以及相关的存储和传输设备进行了优化。优化规程的范围涵盖了从非常简单的到精密复杂的。一些主要技术如下所示:
非线性模拟(视频和音频)映射
模拟信号的量化
统计描述
运动表示和模型
3D表示
色彩处理
      A nonlinear analog (video and audio) mapping procedure may be purely analog. Its intention may be the desire to enhance the delivery process. It could also be introduced to mask the limitations of various components of the overall multimedia chain. Typical constraints are introduced by bandwidth limitations and constrained dynamic range in the display terminal.
非线性模拟(视频和音频)映射过程可以是完全模拟的。其目的可以是期望提高传输性能。也可能是用于掩饰整个多媒体链中各个方面的缺陷。典型的约束是显示终端的带宽限制和动态范围的限制。
      Quantization of the analog signal is fundamental to any digital representation that has originated in the analog world. The quantization process is an inherently lossy procedure and fundamentally noninvertible. This classical signal-processing element still remains the basic constraint in limiting performance, although not very exciting compared with other multimedia issues [3.5]. Quantization techniques comprise a whole field by themselves. The major relevant issues include uniform and nonuniform techniques and adaptive and nonadaptive procedures [3.6].
模拟信号的量化对任何发源于模拟世界的数字表示来说都是基本的。量化处理是一种固有的有损过程,而且是根本不可逆转的。这个经典的信号处理方法仍然是对性能限制的基本约束,尽管与其它多媒体难题相比它还不是非常令人激动的[3.5]。量化技术有它自己的领域。主要相关课题包含统一的和非统一的技术以及适应的和非适应的规程[3.6]。
      Statistical concepts and applications are directly and indirectly strongly embedded in processing components associated with multimedia. This relevant field is part of classical signal processing, and we can only highlight the major categories. A spectral analysis is fundamental to the entire range of image models for filtering and algorithm design. The procedures are critical to both visual and audio data components [3.7, 3.8]. Statistical redundancy is the basic concept upon which the entire field of data compression is based. Mathematical extension of the concept leads to optimum transform for decorrelation. This in turn leads to the entire field of modem transform-coding technology [3.9]. Model-based representations, primarily for compression, are determined from assumed or derived statistical models. The classes of transform-coding algorithms are based on this technology [3.10]. The utility of Fourier transform and its discrete extensions such as Discrete Cosine Transform (DCT), wavelets and others are based on the principle that these transforms asymptotically approach the optimum transform, assuming a reason- able statistical behavior [3.11]. Visual and audio models are fundamental to the relevant multimedia representations, primarily compression procedures. These models are based on fundamental statistical representations of the elementary components, including their evaluation by the human observer [3.12, 3.13].
统计概念及其应用直接或间接地深入于与多媒体有关的处理。这一相关领域是经典的信号处理的一部分,我们只需突出它的主要范畴。对于滤波和算法设计的图像模型的整个范围,谱分析是基本原理。对于视频和音频两者的数据分量这个规程都是必不可少的。在整个基于数据压缩的全部领域中统计冗余都是基本概念。这个概念的数学扩展导出了去相关的最优变换。进而导出了整个调制解调器的变换编码技术。基于模型的表示法(压缩的基础)正是源于统计模型。上层变换编码算法就是基于这项技术。傅立叶变换以及它的离散扩展,例如离散余弦变换、小波变换等基于该原理的变换,这些变换逐渐接近于最优变换,它们的应用采用一种合理的统计行为。相应的多媒体表示法,基本压缩规程,视频和音频模型是基本原理。这些模型基于基本分量包括它们的主观评价的统计表示的基本原理。
      The models are: 
Implementation of motion detection and associated compensation in subsequent image frames can significantly reduce the required bandwidth. Successful prediction of image segment locations in future frames reduces the required information update to the required motion vectors. Thus, under this condition, the associated update information is dramatically reduced.
 Combining the presence of motion in video segments with the limitations for human visual systems provides additional bandwidth-reduction potentials. Because the human vision deteriorates when observing moving areas, image blur associated with these regions becomes significantly less noticeable. Consequently, additional image compression can be introduced in segments that contain motion, with minimal noticeable effect.
      这些模型是:
运动检测和在后继图像帧的相关补偿的实现,能够显著地减少所需带宽。成功预言在未来帧中图像块的位置减少了所需信息对所需运动矢量的更新。因而,在这个条件下,显著的减少了相关的更新信息。
视频块中运动的存在,结合人类视觉系统的局限,提供了进一步减小带宽的可能性。由于人类视觉在观看运动区域时变得更糟,与这些区域相关的图像模糊就显著的变得不那么引人注意。因此,在包含运动的块中就能够以最小的可觉察效果进一步压缩图像。
Human vision is basically 3D. Efficient representation of a 3D signal is a major challenge of multimedia. The most common 3D techniques are based on 2D display techniques. The 3D scene is projected onto two dimensions in the rendering phase of the multimedia chain. The proper hierarchy of object elements and behavior maintains the 3D illusion. The relevant processes include shadowing consideration and preserving the proper hidden body behavior. The required processing resources are still significant. A substantial industry produces various processing components, such as chip sets and graphics boards, to develop solutions for many diverse applications including desktop computing. The associated technology is very effective in high-end applications. Virtual reality models using large screens are impressive even though the presentation remains 2D. In 3D representations, the stereo projection is the best known. The same 3D scene is recorded from two slightly different perspectives, essentially replicating our eyes. The two separate recordings are subsequently presented to the eyes separately. Unlike the early stereo film-based recordings, modern techniques are heavily dependent on digital processing, which corrects for camera-projection inaccuracies, resulting in significantly enhanced stereo display.
人类视觉基本上是三维的。3D信号的有效表示法是多媒体的一个主要课题。大多数3D技术基于2D显示技术。在多媒体的重现阶段,3D景物被投射为二维。对象元素和行为的恰当的层次保持着3D幻觉。有关的处理包括适当的遮蔽和保留身体形态的适当隐藏。所需的处理资源依然重要。制造业生产了各种处理器件,例如芯片和图像板卡,为许多不同的应用包括桌面计算机开发了解决方案。在高端应用中有关技术非常有效。尽管表达依然是2D的,使用大屏幕的虚拟现实模型仍给人留下深刻印象。在3D表示法中,最著名的是立体投影。它模拟我们的眼睛,以两个略微不同的透视点记录同一3D景物。然后这两个记录分别呈现给我们的眼睛。与早期立体电影不同,现代技术强烈地依赖数字处理校正镜头误差,显著地增强了立体显示的效果。
       Projection techniques comprise an effective group to recreate multidimensionality from individual projections through the original object. Although this technology has been used very effectively in medical applications, its utility to multimedia applications is not likely to be useful in the near future. The primary limitations are complexity and lack of easy real-time implementation [3.14].
投影技术是通过对原初对象的各个投影的有效组合再现多维影像。尽管这项技术已经在医学上得到非常广泛的应用,但是在近期内在多媒体方面的应用还不会那么多。主要限制在于复杂和难以实时运行。
       For efficient representation of color processing, modeling and communication applications, color plays a very important role. The correlation properties among color planes are used in image and video compression algorithms. 
对于色彩处理、模型和通信应用的有效表示,色彩具有非常重要的作用。在图像和视频压缩算法中运用了彩色平面中的相关特性。
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