O‘qituvchi: Kengesbayev. S. K toshkent – 2024 Mavzu: Tasvir va ovoz signallarini siqish standartlari Reja: jpeg standarti

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI
RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL‑XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
“Televideniye”
fanidan
MUSTAQIL ISH
Guruh: 050-19
Talaba: Tursunxo’jayev.I.B
O‘qituvchi: Kengesbayev. S. K
Toshkent – 2024
Mavzu: Tasvir va ovoz signallarini siqish standartlari
Reja:
1. JPEG standarti.
2. JPEG 2000 standarti.
3. MPEG -1 standarti.
4. Televideniye eshittirish standarti- MPEG-2.
5.Xulosa.
6.Adabiyotlar ro’yxati.
1. JPEG standarti.
Harakatsiz (siljimas) tasvirlarni samarali siqish amalga oshiruvchi va ko‘p tarqalgan usulardan biri ISO Xalqaro standartlashtirish tashkiloti tomonidan qabul qilingan JPEG (Joint Photographic Experts Group) standartida ifoda etilgan. Ushbu standart harakatsiz tasvirlarning ketma-ketligini harnda kodlash va dekodlash amallari ko‘rsatgichlarini belgilaydi. JPEG harakatsiz tasvirlarni siqishda yo'qotishlarga ega boigan usul bo'lib, asosan tasvirlarni turli xotira qurilmalariga yozishda qoMlaniladi. Ko’pgina mavjud yarim tonli va rang tasvirlar
uchun bu usul axborot hajmini, vizual sifatni saqlab qolgan holda, 5... 10 marta kichraytirishga imkonini beradi. JPEG yorqinligi (yorugMigi) ikki xil bo'lgan tasvir, rasm va chizmalarni siqishga mo‘ljallanmagan. Ushbu JPEG standarti qoilanganda. barcha dasturlarda bajariluvchi holatlardagi, minimal maxsus talablarni belgilaydi. JPEG standarti olim V.Chen tomonidan taklif etilgan va tasvirning blokli tuzilmasi asosida diskret-kosinus o‘zgartirishga binoan ishlaydi
Boshlang'ich tasvirning piksellar ma’lumotlari rang fazosi(maydoni) o'zgartirish blokiga kelib tushadi. Odatda JPEG algoritmi har qanday rangli model bilan ishlaydi, chunki lining har bir tashkil etuvchisiga alohida ishlov beriladi. Bu JPEGning har qanday rangli fazo modelidan (masalan, RGB, HSI yoki CMYK) mustaqil bolishini ta’minlaydi, biroq yorug’lik/ranglilik (YUV yoki YCbCr) rangli fazoda(maydonda) foydalanilganda nisbatan yuqori siqish ko’rsatgichiga erishiladi. Y tashkil etuvchi yorug'lik
intensivligini ifodalasa, U va V lar esa - ranglilikni (rangfarq signallarni) ko'rsatadi. Bu model RGBga o'zgartirilishi mumkin va o‘zgartirishda to'yinganlikni koireksiya qilish shart emas. Yarim ton tasvirlar uchun (kul rang misolida) faqat yagona tarkibiy Y qollaniladi. RGB rang model ini YCbCr modeliga o'zgarishi quyidagi munosabatlar yordamida amalga oshiriladi: Y = 0.299 R + 0,587 G + 0 ,1 14B; Cb = - 0,1687 R - 0,331 3 G + 0,5 B + 128; Cr = 0,5 R - 0,41 87 G- 0,0813 B + 128. YCbCr modelini R.GB rang modeliga qayta aylantirilishi esa quyidagi munosabatlar bilan amalga oshiriladi: R = Y + 1,402 (Cr-1 28); G = Y - 0,34414 (Cb-128) - 0,71414 (Cr-128); B = Y + 1,772 (Cb-128). So’ngra subdiskretizatsiva blokida rangfarq tashkil etuvchilarni o‘zgartirish imkoni mavjud bo'ladi, ya’ni 4:4:4 formatdagi (YUV24) yoki 4:2:2 formatdagi (YUV16) model Bu yerda YUV- bitta yorug'lik va ikkita rangfarq tashkil etuvchi. Bunda 4:2:2 modeli kichik: elementlar soni ko'pbo'lmaganda, ranglar biridan biriga tekis o‘tadigan real tasvir syujetlarini siqishda kam buzilishlar kiritadi. Kompyuter grafikasidagi sun'iy tasvirlarda ko 'p kichik detallar tasviri mavjud bo'lib. rangdan rangga o‘zgarish tez amalga oshganda, 4:4:4 modulidan foydalangan ma’qul, ammo bunda raqamli oqimning tezligi oshirilishi kerak.
So‘ngra kodlash blokida video ma’lumotlar hajmini qisqartirish maqsadida, DKO‘ning nol qiymatli ketma-ketlik koeffitsientlari, statistik kompressorlar seriyasi (RLE) yordamida, qaytarilishishiga karrali qiymat bilan almashtiriladi. RLE kompressoridan so‘ng, chiqish ma’lumotlarini samarali
paketlarga joylashtirish uchun, jadvalli Xaffman koderi qo‘llaniladi va kadrda uchraydigan kod kombinatsiyasining qaytarilishiga qarab, uzatish bitlari moslashgan holda qayta taqsimlanib chiqishga beriladi. Demak bunda ko‘p uchraydigan kod kombinatsiyalari qisqa kodlar bilan, kam uchraydiganlari uzun kodlar bilan uzatiladi. Kompressor siqish koeffitsienti oshirish uchun DKO‘ koeffitsientlari matritsasini keskin-kesiksimon (zigzag) ko’rinishdagi o'qish qo'llaniladi, bu nolli koeffitsientlar ketma ketlik zanjiri uzunligini oshiradi. Ushbu bosqichda siqish hech qanday sîfat va axborot yo’qotishlarisiz amalga oshiriladi, lekin tasvir siqish koeffitsienti,tasvir syujetiga bog’liq holda, kamroq boladi va 10-20 martadan oshmaydi. Siqish koeffitsientini boshqarish uchun DKO‘ koeffitsientlari matritsasini kvantlash matritsasiga
bolish operatsiyasi ishlatilib, olingan natijani yaqin butun songacha (kvantlash qiymati) yaxlitlash amali qo‘llaniladi. Kvantlash koeffitsientlari matritsasi qiymati "foydalanuvchi” tomonidan kiritiladi va qiymatlar ’sifat” ko'rsatgichlarning talablariga bog'liq. Agar sifat 100%ga teng qilib o’rnatilsa va DKO‘ koeffitsientlari qiymati o‘zgartirilmasa, unda kvantlash matritsalari qiymati l songa teng bo'ladi, ya’ni siqish yo’qotishlarsiz bajariladi degani. Sifat ko’rsatgichlari kamaysa, kvantlash matritsasi son qiymatlari oshadi, bu esa nolli koeffitsientlar ketma-ket zanjirlari uzunligini va mos holda tasvir siqishni oshishiga olib keladi. Biroq bunda bo'lish natijalarini yaxlitlash hisobiga axborotni tiklanmaydigan yo’qotishlari oshib ketadi, natijada katta siqish koeffitsientlarida blok chegaralaridagi yorug’likning tekis o'zgarishi buziladi hamda tiklangan signalda blok bo‘yicha buzilishlar ortadi. Dekoder to’g‘ri ishlashi uchun kvantlash matritsasi
qiymatlari siqilgan tasvir ma’lumotlari bilan birga uzatiladi.
Kodlash blokidagi ma’lumotlarga ishlov berish tugatilgandan
so'ng shakllangan JPEG ma’ lumotlar oqimi aloqa kanali bo‘ylab
uzatishga tayyor boladi yoki uni turli axborot
tashuvchilarda saqlash
imkoniyati paydo boladi.
Dekodlash yoki boshlang‘ich tasvirni siqilgan ma’lumotlardan
tiklash jarayoni xuddi shunday faqat teskari tartibda ainalga oshiriladi.
JPEG standarti odatda “o‘zgarmas sifat” holatida ishlaydi.
ya’ni kvantlash matritsasi qiymatlari butun tasvir uchun yagona
bo'ladi. bu esa axborot yo'qotish darajasini o'zgarmasligini
ta'minlaydi. Bunda turli tasvirlar siqish koeffitsientlari turlicha
bo'ladi, chunki u ishlov berilayotgan tasvir tuzilmasidan kelib chiqadi.
JPEG standartida kodlashning 4 ta holati ko‘zda tutiladi:
• DKO‘ asosida ketma-ket (sequentional);
• DKO‘ asosida progressiv (progressive);
• yo’qotishlarsiz (lossless);
• ierarxik (hierarchical).
Barcha holatlarda kodlashda eng yirik birlik boshlang‘ich
tasvirni (image) siqilishida boladi. Ketma-ket va progressiv
holatlarda tasvir bitta kadrga mos keladi va ushbu kadr tasvirning o‘zi
bilan bir xil boladi. Ierarxik holatda tasvir bir necha kadrlarga
bolinadi.
Ma’lumotlarni bo’lishning keyingi bosqichi -skan (scan) bo’lib,
u tasvir axborotining bir qismini tashkil etadi. Skanlarga bo‘lish
turli holatlarda,turlicha amalga oshiriladi. DKO‘ asosida tasvirni odatiy siqishda bitta skanni tashkil etuvchi tasvirning barcha bloklari ketmaket kodlashtiriladi yoki dekodlashtiriladi. Tasvir bir yoki bir necha tarkibiy qismlardan (component) iborat bolishi mumkin. Monoxrom yarimton (oq-qora) tasvir bitta komponentdan iborat bo’ladi. Rangli tasvir bir necha tarkibiy qismlardan, masalan, yoruglik Y va ikkita rangfarq Cr va Cb lardan iborat. Bir necha tarkibiy qismlardan iborat tasvir uchun kodlashning oralatish bilan (interleaving) va oralatishsiz variantlari mavjud. Oralatishsizkodlashda avval birinchi skanni yuzaga keltiruvchi tashkil etuvclii kodlanadi, birinchi skan yuzaga kelgandan keyin, ikkinchi skanni yuzaga keltiruvchi tashkil etuvchi kodlanadi. ikkinchi skan yuzaga kelgandan keyin shunday tartibda davom etaveradi. Oralatish bilan kodlashda barcha tarkibiy qism bloklari bitta skanni yuzaga keltiradi, kodlanadi va chiquvchi oqimga bloklar navbat bilan yoziladi. Masalan, 4:2:0 diskretizatsiya formatida avval Y ning 2x2 matritsani tashkil etuvchi 4 bloki, keyin ularga
mos keluvchi bitta Sb blok, yana bitta Sr bloki kodlanadi, undan so’ng esa Y ning keyingi 4 bloki kodlanadi va h.k. Siqishning progressiv rejimi bittadan ortiq skan bo'lishini va dekodlanadigan tasvirning tiklanish tartibi boshqacha bo'lishini taqozo etadi. Birinchi skanning tasvirini tarkibiy qismlarini dekodlash butun tasvirni boshlang‘ich, nisbatan yuqori bo'lmagan sifat bilan tiklashni amalga oshirilishini ta’minlashi kerak. Har keyingi skanning dekodlanishi tiklanayotgan tasvirning sifatini ortishiga olib kelishi kerak. Bunday variant tasvirlarning ma’lumotlar bazasi, Internetdan qidirish va tez ko‘rish hamda boshqa holatlarda qollanilishi mumkin. Bunday maqsadda dekodlanayotgan tasvirning silatini sekin asta ko‘tarilib borishini ta’minlash uchun quyidagi ikki usuldan foydalaniladi. Birinchi usulda, joriy skandagi tasvirning har bir blokining, keskin-keskinsimon (zigzag) hisoblashlaridan olingan, ketma-ketli koeffitsientlar diapazonining faqat ma’lum belgilanganlari kodlanadi. Bu usul spektral
seleksiya deb nomlanadi, chunki har bir diapazon odatda 8x8 pikselli blok chastota spektrini quyi yoki yuqori qismini egallovchi koeffitsientlar, ya’ni spektral diapazondan tarkib topgan.
Ikkinchi usulda esa, barcha blok koeffitsientlarining muhim bitlari tasvirning birinchi skanida kodlanadi. Har keyingi skan DKO‘ koeffitsientlari aniqligini bitta bitga oshishini ta’minlaydi. Bu usul ketma-ket yaqinlashish deb nomlanadi. JPEG ning axborot yo‘qotishlarisiz rejimi (Loseless JPEG) tasvirning qo'shni elementlarining bashorat qilib topishdagi kodlashga asoslangan. Bunday rejimda barcha amallar to‘g‘ri va teskari holatlarda amalga oshirilishi mumkin, biroq erishiladigan siqilish katta emas. Ierarxik rejimda tasvir kadrlar ketma-ketligi sifatida kodlanadi. Birinchi kadr tayanch kadri hisoblanadi va har bir tayanch kadr ketidan bir yoki bir necha kadrlar farqini ko‘rsatuvchi ketma-ketlik kelishi mumkin hamda shundan so‘ng yana tayanch kadri keladi. Ma’lumotlar chiqish hajmini kamaytirish maqsadida kadrlararo piksellar qiymatini DKO‘dan foydalanilgan holda ma’lumotlarni yo‘qotishlar bilan yoki yo'qotishlarsiz amalga oshiriladi, bu esa “sifat” ko‘rsatkichlariga bog‘liq boladi. Ierarxik rejim
ham progressiv rejim kabi, tiklanish sifatini astasekin oshib borishini ta’minlaydi. Har keyingi kadrni dekodlash borgan sari siqilmagan originalga yaqin tasvirini beradi. Progressiv rejimga nisbatan ieraixik rejim muhim xususiyatga ega va u qator holatlarda tatbiq etishda foydali bo‘lishi mumkin. Ketma-ket keluvchi kadrlaming har bir tarkibiy qismlari tasvir aniqligining olchamini oshishiga olib kelishi mumkin. Siqishda dastlabki tasvirning asta sekin oraliq o‘lchovlari kamaytirilishi bajariladi, natijada ikilamchi tasvir yuzaga keladi va uning elementlar soni ham asta-sekin kamayadi. Birinchi (tayanch) tasvir kichik olchamga ega ikkilamchi tasvirni kodlash asosida olinadi. Keyingi kadrlararo farqning tayanch tasvirini olishda birinchi kadrdagi elementlar sonini interpolyatsiyasini oshirish orqali amalga ijro etiladi. Har keyingi kadrlararo farqning tayanch tasvirini olishda barcha kodlangan kadrlardan olingan tasvirdagi qo'shimcha elementlarni interpolyatsiyalash yo’li bilan amalga oshiriladi. JPEG formati turli ma’lumot tashuvchilarda va Internet ilovalarida kop rangli, sifatli rasmlarni saqlashda keng qollaniladi.