Mjukvarurealiserad bildtelefoni - Umeå universitet

Trunkering efter varians
Trunkering efter varians (som även kallas zonal coding) innebär att ett fixt antal transformkoefficienter
väljs för användning och övriga förkastas. Det som skiljer variansmetoden från
magnitudmetoden är att här väljes vilka som skall sparas efter förväntade värden (signalens
varians) och inte efter de faktiska värdena på transformkoefficienterna. Med denna ansats ges stora
möjligheter till optimeringar – är det i förväg känt vilka koefficienter som kommer att användas så
behöver ju endast dessa beräknas! Detta möjliggörs av att transformkoefficienterna endast är
beroende av indata samt parametrar och inte av varandra. I den tvådimensionella transformen
kommer de låga frekvenserna (vilka motsvarar långsamma förändringar i bilden vilka människor
lättare kan uppfatta) att samlas mot den övre vänstra halvan i transformsspektrat. På grund av detta
väljs vanligen väljs den zon av koefficienter i blocket som skall beräknas efter ett zick–zack
mönster som går från den övre vänstra delen av transformspektrat mot det nedre högra. På samma
vis samlas de höga frekvenserna (vilka motsvarar snabba förändringar i bilden) i transformspektrat
mot det nedre högra hörnet. Som kuriosa kan även nämnas att vissa typer av fel och störningar i
bilder, t.ex. extremvärdesfel orsakade av hårdvaruproblem eller fysiska störningar i överföring av
signaler, ofta representeras av mycket höga frekvenser i frekvensspektrat och då dessa väljs bort i
trunkeringen så agerar kompressionensystemet som ett lågpassfilter som tar bort dessa störningar.
Det optimala viset för att konstruera zonfiltret (som skall avgöra vilka koefficienter som skall
beräknas och sparas) är som tidigare statistiska studier av målgruppen och representativt indata.
33 −4
−9
6 33 −4
2
9
− 6
1
3
4
− 7
2
−1
2
1
5
⇒
Figur 7. Trunkering efter varians av en godtycklig 4 · 4 matris,
25 procent (4 av 16) transformkoefficienter sparas
Ett populärt argument för varianstrunkering är att människans ögon är konstruerade för att bättre
uppfatta bilder med långsamma förändringar, varför det mesta av bildinformationen vi kan
tillgodogöra oss kommer att representeras av transformkoefficienter med låga frekvenser. Snabba
förändringar inom bilder (speciellt rörliga sådana) kan vara viktiga men också upplevas störande,
speciellt då de utgörs av bildfel. Nackdelen med varianstrunkering är uppenbar – det är på inga vis
garanterat att de transformkoefficienter som innehåller de för bildupplevelsen viktigaste bilddata
kommer att beräknas. Vanliga fel som uppstår är att skarpa konturer och kontraster inom block
”suddas ut” och blir ofokuserade eftersom den bildinformation som innehåller dem (transformkoefficienterna
för de höga frekvenserna) förkastats. Förlusten av kontraster i bilden är extra
kännbar eftersom dessa kan motverka upplevelsen av de tidigare nämna blockningsartefakterna.
Trunkering efter varians största förtjänst ligger dock i dess optimeringsmöjligheter – är det i
förväg känt vilka transformkoefficienter som kommer att förkastas behöver dessa inte beräknas!
Genom att kombinera trunkering efter varians med trunkering efter magnitud är det även möjligt
att få ett system som ger en avvägning mellan beräkningsintensitet och kvalitet.
Tröskeltrunkering
I Tröskeltrunkering (threshold coding) görs en avvägning som erbjuder en större grad av
noggrannhet än variansmetoden men ändå inte introducerar riktigt lika mycket beräkningar som
40
2
9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0