Каталог статей

В аналоговых системах, будь то полутоновые изображения - оптические аналоги (реплики) зрительно воспринимаемого окружающего мира или электрические непрерывные (аналоговые) сигналы, представляющие эти изображения, информация ограничена присутствием шумов [5.12]. Отвлекаясь от наличия шумов в этих сигналах, пришлось бы бесконечно малому приращению аргумента сопоставлять бесконечно малое изменение функции и иметь дело как бы с бесконечным объемом информации, что, конечно, не имеет технического смысла. Поэтому, в самом общем виде, задача пространственной дискретизации и квантования изображений по уровню тона сводится к ограничению объема информации оригинала, приведения ее к технически приемлемому уровню. Этот уровень определяется, в свою очередь, требованиями достижения заданного качества копий, воспроизводимых в репродукционном процессе, при передаче изображений по электрическим каналам связи и т. п. На рис. 5.15 процесс аналого-цифрового преобразования видеосигнала условно представлен схемой, заимствованной из Л. 5.13. Он наглядно иллюстрирует ошибки дискретизации и квантования, неизбежно сопутствующие такому процессу и являющиеся источником помех, в конечном итоге ограничивающих объем сообщения. Для упрощения чертежа число уровней квантования равно лишь восьми и соответствует трем разрядам двоичного кода. В результате пространственной дискретизации исходное непрерывное изменение сигнала на рис. 5.15 (а) заменяется ступенчатым (см. рис. 5.15, 6). Уровень ступени определяется здесь значением исходного сигнала на момент выборки, т. е. на соответствующий такт АЦП. При сканировании же этот уровень, как было показано в предыдущем разделе, определяется средней яркостью в периоде дискретизации (зоне отсчета). Ошибка дискретизации может быть представлена, как показано на рис. 5.15 (а, б), различием между выбранным или усредненным в ее периоде значением и другими истинными значениями исходного сигнала в этом периоде. Отметим, что уровни, полученные на данном этапе, могут принимать любые возможные значения во всем диапазоне исходного сигнала. Характер такого сигнала имеет, в частности, изображение, полученное способом описанного выше проекционного или контактного растрирования. Дискретное по обе-им пространственным координатам оно состоит из растровых точек и пробелов любых размеров в их установленном эффективном интервале. Число возможных уровней ограничивается квантованием (см. рис. 5.15, в). В каждом из поддиапазонов исходного сигнала, соответствующем определен-ному шагу выбранной шкалы, все значения приписываются номеру этого шага. Неопределенность впредставлении исходного сигнала дополняется здесь, ,как показывает рис. 5.15 (б и в), ошибкой квантования, лежащей в пределах плюс - минус половины шага шкалы.

После пространственной дискретизации и квантования по уровню сигнал изображения может быть представлен тем или иным цифровым кодом (см. рис. 5.15, г).

При восстановлении (декодировании) сигнала на выходе системы, по-мехи обусловливаются аналогичными ошибками цифро-аналогового преобразования, если разрядность сигнала превышает разрядность цАП.