21.02.2023 | Leave a comment Содержание В чем отличие DC станций от AC станций для зарядки электромобиля?AC-DC или DC-DC? Какой преобразователь лучше и надежнее?Проблема с выпрямлением напряженияУлучшение коэффициента мощностиИзобилие стандартовЭлектрические шумы и “иммунитет” к ним — декодирование таблицы AC Хаффмана из JpegSnoop Зарегистрируйтесь или войдите в систему Опубликовать как гость Опубликовать как гость Сжатие В чем отличие DC станций от AC станций для зарядки электромобиля?Разбираясь в терминологии, касающейся зарядки электромобилей, вы наверняка столкнетесь с сокращениями AC или DC, также часто в употреблении встречаются более расхожие термины «быстрые» и «медленные» зарядки. Давайте разберемся, что же это и в чем их отличие.Начнем со школьного курса физики:AC (Alternate Current) — это сокращение обозначает переменный ток; DC (Direct Current) — постоянный ток. Домашние и промышленные розетки, которые вы встречаете ежедневно, выдают переменный ток. С постоянным вы встречаетесь в быту, когда речь заходит о персональной бытовой технике, в которой есть батарейки и аккумуляторы форматов ААА и прочих распространенных.Аккумулятор электромобиля состоит из множества соединенных между собой ячеек, зачастую напоминающих аккумуляторы для бытовой техники, которые заряжаются только постоянным током и, соответственно, отдают обратно постоянный ток. При зарядке используется выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Все электромобили имеют «на борту» такое устройство. Но ввиду габаритов этих преобразователей (с мощностью размеры и вес устройств растут) пытаться уместить на шасси электромобиля массивное устройство, которое может пропустить и преобразовать мощность, достаточную для зарядки за час или тем более за 10-20 минут, не имеет никакого смысла. Поэтому выпрямители, установленные непосредственно в электромобиле или «бортовые чарджеры», имеют ограниченную пропускную мощность, а мощные и массивные преобразователи остаются «за бортом».Медленные зарядки АС:AC или медленные зарядные станции — всего лишь «умные» коммутаторы переменного тока, которые подают имеющийся переменный ток (никак на него не воздействуя и не преобразуя) по кабелю в электромобиль на бортовой чарджер. Они управляют процессом зарядки по специальным сигнальным проводам и реализуют следующие важные функции: Согласование процесса зарядки с электромобилем, лишь после которого включается ток, а по окончании зарядки — отключается; Контроль мощности — указывает электромобилю максимально допустимый ток и контролирует его, дабы электромобиль не перегрузил сеть и не «вырубил» автоматы; Безопасность — отвечает за экстренное отключение тока, в случае обнаружения его утечек на зарядном кабеле или корпусе станции, а также в самом электромобиле. Отслеживание качества и работоспособности заземления. Продвинутые АС зарядные станции часто имеют дополнительные функции: счетчики «закачанных» киловатт, таймеры задержки, интеллектуальные функции управления нагрузкой (динамическая балансировка), подключение к облачным системам управления, мониторинга и многие другие.Быстрые зарядки DC:Мощные преобразователи переменного тока (40-200 кВт и даже более) остаются стоящими на земле и подключаются напрямую к аккумуляторной батарее через специальные разъемы, в которых есть силовые и сигнальные кабели. За что отвечает DC станция? Согласовывает процесс зарядки с электромобилем и лишь после согласования включает ток, по окончании отключает; Ограничивает и регулирует ток по командам от BMS (Battery Management System — система управления батареей), дабы без перегрузок и перегревов провести процесс зарядки; Следит за безопасностью процесса зарядки — отключает ток при возникновении утечек тока на зарядном кабеле или корпусе станции, в самом электромобиле, возникновении неполадок в заземлении; Отслеживает температуру разъемов, во избежание перегрева. Все зарядные станции DC имеют счетчики, функции балансировки и подключаются к облачным системам управления, мониторинга, расчётов по общепринятому в мире протоколу OCPP (Open Charge Point Protocol, статья по ссылке).В интернете, сопроводительной литературе, статьях и т.д. вы также можете встретить обозначения:Mode 2 — это зарядка через небольшую переносную АС станцию; Mode 3 — зарядка более мощным током через стационарную; Mode 4 — это уже зарядные станции DC. Надеемся, нам удалось ответить на Ваши вопросы. Спасибо за прочтение. Водите с удовольствием, будьте осторожны на дорогах и оставайтесь с нами.AC-DC или DC-DC? Какой преобразователь лучше и надежнее?Создание напряжения постоянного тока от источника переменного тока означает, что вам придется выпрямить напряжение переменного тока, чтобы получить постоянное. Одно отличие по сравнению с DC-DC преобразователем состоит в том, что вы можете использовать линейный источник питания с переменным напряжением. Это означает, что вы можете воспользоваться трансформатором, чтобы уменьшить или увеличить напряжение переменного тока, а затем подать его на выпрямитель. Ближе всего к линейному источнику постоянного тока может быть двигатель постоянного тока, приводящий в действие генератор постоянного тока, что не очень эффективно.Линейный источник переменного и постоянного тока все еще имеет место в лабораторных источниках и высококачественном звуке, но в большинстве современных преобразователей энергии используются импульсные регуляторы напряжения, а не линейные. В этом приложении вы будете выпрямлять входящее переменное напряжение для создания шины постоянного тока. Если у вас есть шина постоянного тока, вы можете использовать любую из архитектур преобразования постоянного тока в постоянный ток (DC-DC преобразование), чтобы получить конечное выходное напряжение или напряжения, которые вам нужны.Проблема с выпрямлением напряженияНесмотря на концептуальную простоту, выпрямление входящего переменного тока добавляет массу проблем вашему источнику питания. Большая часть выпрямителей выполняется на обычных диодах. Эти диоды будут создавать пульсации при переключении в процессе работы, что создает высшие гармоники в сети переменного тока. У них также будет прямое падение напряжения (хотя оно небольшое), которое рассеивает энергию на тепло.Вы можете использовать выпрямительный мост на базе транзисторов MOSFET для выпрямления входящего переменного напряжения, но значительно усложняет выпрямитель и повышает его стоимость по сравнению с диодным. Рассмотрим небольшой пример для термостата Nest, который питается от сети 24 В переменного тока, используемого для обычных термостатов. Это настоящая проблема, так как включение обогревателя или кондиционера основано на замыкании 24 В цепи переменного тока в термостате — так работает обычный термостат. Разъем потребляет очень маленький ток для зарядки своих батарей. Затем он может замыкать вход 24 В переменного тока, чтобы включить обогреватель, используя тот же транзисторный мост, пока он работает от батарей. Термостату Nest требуется каждый “маленький кусочек энергии”, который он может сохранить, отсюда необходимость устранения простого диодного моста.У выпрямления переменного тока есть другие проблемы, такие как импульсный ток, который возникает в процессе выпрямления (рисунок ниже). Он отличается от пускового тока, который есть у источников постоянного тока, когда вы впервые подаете на них питание. Импульсы тока возникают из-за того, что выпрямительные диоды могут работать только тогда, когда входное переменное напряжение больше, чем напряжение постоянного тока. Это означает, что имеется короткий всплеск тока только на пиках переменного напряжения, что приводит к снижению коэффициента мощности источника переменного тока. Коэффициент мощности является своего рода мерилом согласованности напряжения и тока, подаваемого линией переменного тока.Для индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, переменный ток будет отставать от переменного напряжения. Для емкостной нагрузки наоборот — ток опережает напряжение. В обоих случаях напряжение и ток не совпадают по фазе, поэтому коэффициент мощности ниже идеального значения «1». При выпрямлении коэффициент мощности падает по другой причине. Хотя скачки тока могут быть в фазе с напряжением, это происходит только в течение короткого периода времени сигнала переменного тока.Улучшение коэффициента мощностиНесмотря на то, что низкий коэффициент мощности не увеличит стоимость электроэнергии для вас (если ваше устройство не работает на промышленном предприятии), но это увеличит реактивную мощность в сети. Во многих странах разработаны стандарты, в соответствии с которыми для автономного источника переменного тока требуется коррекция коэффициента мощности (PFC). Допустимое значение коэффициента мощности (cos φ) гарантирует, что входной ток источника питания является синусоидой, которая совпадает по фазе с входным напряжением.PFC добавляет еще один импульсный регулятор к вашему источнику переменного тока. Внешний интерфейс PFC обычно является повышающим преобразователем (рисунок ниже). Поскольку входное переменное напряжение повышается до более высокого напряжения, возможно, до 350 В постоянного тока, преобразователь может получать ток от линии переменного тока практически в любое время сигнала. Микросхема управления основана на широтно-импульсной модуляции (ШИМ) транзисторов повышающего преобразователя, чтобы ток, взятый из линии переменного тока, был прямо пропорционален напряжению. Он не может потреблять ток на переходах через ноль, поэтому коэффициент мощности не может быть идеальным. Тем не менее, можно получить выше 0,9, что решает основную проблему.Помимо необходимости выпрямления в источнике переменного тока, существуют различия в способе выпрямления из-за различий в средних значениях напряжений переменного тока в различных странах мира. Во всем мире напряжение сети переменного тока может варьироваться от 100 В в Японии до 240 В в Европе. В старых линейных источниках питания пользователь мог переключить переключатель, чтобы изменить обмотку на входном трансформаторе. Это позволяло адаптироваться к различным напряжениям сети. При включении питания коммутатор может изменить первичную обмотку, следовательно, вы используете полный диодный мост с высоким напряжением и полумост с более низким напряжением (рисунок ниже). Это позволяет шине постоянного тока, которую вы запитываете, быть ближе к номинальному значению постоянного тока, даже если напряжение на входе переменного тока уменьшилось вдвое.С ростом доступности транзисторов MOSFET из карбида кремния (SiC), многие внешние интерфейсы PFC используют каскадное выпрямление (рисунки ниже). Карбид кремния имеет незначительное время обратного восстановления, поэтому в выпрямлении нет задержек, связанных с открытием/закрытием P-N перехода. Два SiC транзистора стоят больше двух диодов, но выигрыш в эффективности может стоить того. Как только транзисторы MOSFET выпрямят переменный ток, сохраняя при этом коэффициент мощности, у вас будет высоковольтная шина постоянного тока, с которой вы можете использовать любую из архитектур DC-DC преобразователя для получения конечного выходного напряжения. Вы также можете использовать этап DC-DC для создания границы изоляции, если это необходимо.Схема PFC с тотемным полюсом работает как повышающий преобразователь. При положительном потенциале, указанном на рисунках «плюс» и «минус» на источнике ЭДС, ток накапливается в катушке индуктивности, когда S2 замкнут (a), а затем поступает в нагрузку через S1 (b). SD2 может быть диодом, но SiC-транзистор повышает эффективность преобразователяКогда полярность источника переменного ЭДС становится отрицательной в цепи PFC с тотемным полюсом, транзисторы направляют ток в индукторе в обратном направлении (а). Когда S1 открывается и S2 закрывается, он посылает ток в нагрузку (b). SD1 может быть диодом, но SiC-транзистор повышает эффективность.Изобилие стандартовОсновное различие между источниками AC-DC и DC-DC заключается в том, что источники AC-DC должны соответствовать гораздо более строгим нормативным стандартам. Оба источника имеют стандарты FCC и CE для электромагнитных помех, но более высокое рабочее напряжение источников AC-DC требует изготавливать их соответствующими стандартам пожарной и электробезопасности. Поскольку большинство источников AC-DC изолированы от напряжения источника (имеют потенциальную развязку), для этого также требуются списки UL, CSA и CE.Если вы делаете медицинское устройство, вам может потребоваться еще более строгий дизайн. В то время как изоляция в обычном источнике питания может быть только на проводах согласующего трансформатор, медицинские трансформаторы устанавливают обмотки на совершенно отдельные катушки (рисунок ниже). Таким образом, полностью исключается возможность пробоя между первичной и вторичной обмотками, результатом чего может стать короткое замыкание, которое может убить пациента.Стандарты, применимые к вашему AC-DC преобразователю, зависят от приложения. Существуют различные стандарты для информационных, медицинских и телекоммуникационных продуктов. Существуют также различные правила для класса I, где вилка имеет заземляющий контакт, и класса II, часто называемого «двойной изоляцией», где источник питания не подключен к заземлению. Кроме того, существует ограниченный класс источника питания (LPS) с “ослабленными” безопасными характеристиками из-за ограниченного характера его доступности энергии. Свод правил настолько сложен, что многие разработчики обращаются к сторонней листинговой компании, такой как UL или TUV, или к десяткам испытательных лабораторий, которые знакомы со всеми мировыми стандартами для вашего конкретного применения продукта.Электрические шумы и “иммунитет” к нимАмериканский стандарт FCC и Европейский стандарт CE имеют описания допустимых электромагнитных помех от всех источников, как AC-DC, так и DC-DC. Но все сложнее и сложнее удовлетворить требования к расходным материалам AC-DC. Мало того, что у вас есть правила по количеству генерируемых электромагнитных помех (EMI), вы также должны проверить AC-DC преобразователь на предмет наведенного шума; то есть высших гармоник, которые он “отправляет” обратно в сеть. Поскольку AC-DC преобразователи часто работают с большими токами и напряжениями, они генерируют гораздо больше помех, чем DC-DC преобразователи, поэтому соблюдение правил защиты от электромагнитных помех будет более сложным.В дополнение к требованиям по электромагнитным помехам, ваш преобразователь AC-DC будет соответствовать требованиям по невосприимчивости. Здесь вы должны смоделировать ситуацию с сетевыми помехами от источника питания и доказать, что ваш преобразователь имеет допустимые параметры качества выходного напряжения и тока. Как и DC-DC преобразователь, он также должен быть защищен от электромагнитных помех.Все это соответствует требованиям EMI, пожарной безопасности, электробезопасности и экологически чистой энергии для AC-DC конвертора. В Power Integrations есть хороший сайт, на котором представлены некоторые требования к источникам переменного тока, например, «вампирское питание», которое потребляет AC-DC преобразователь, даже когда он выключен.Несмотря на то, что некоторые инженеры избегают проблем с проектированием AC-DC источников питания, включая опасность разработки высоковольтных цепей, существует растущее поколение “аналоговых” инженеров, которые не боятся проблем и видят преимущества в создании безопасных, эффективных и экологически чистых продуктов, которые можно смело назвать ”инженерным искусством”.Изображение — декодирование таблицы AC Хаффмана из JpegSnoop У меня есть таблица AC Huffman, сгенерированная следующим образом: ID пункта назначения = 1 Класс = 1 (Таблица переменного тока) Коды длиной 01 бит (всего 000): Коды длиной 02 бита (всего 002): 00 01 Коды длиной 03 бита (всего 001): 02 Коды длиной 04 бита (всего 002): 03 11 Коды длиной 05 бит (всего 004): 04 05 21 31 Коды длиной 06 бит (всего 004): 06 12 41 51 Коды длиной 07 бит (всего 003): 07 61 71 Коды длиной 08 бит (всего 004): 13 22 32 81 Коды длины 09биты (всего 007): 08 14 42 91 A1 B1 C1 Коды длиной 10 бит (всего 005): 09 23 33 52 F0 Коды длиной 11 бит (всего 004): 15 62 72 D1 Коды длиной 12 бит (всего 004): 0A 16 24 34 Коды длиной 13 бит (всего 000): Коды длиной 14 бит (всего 001): E1 Коды длиной 15 бит (всего 002): 25 F1 Коды длиной 16 бит (всего 119): 17 18 19 1A 26 27 28 29 2A 35 36 37 38 39 3A 43 44 45 46 47 48 49 4А 53 54 55 56 57 58 595А 63 64 65 66 67 68 69 6А 73 74 75 76 77 78 79 7А 82 83 84 85 86 87 88 89 8А 92 93 94 95 96 97 98 99 9А А2 А3 А4 А5 А6 А7 А8 А9 АА В2 В3 В4 В5 В6 В7 B8 B9 BA C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9ФА Общее количество кодов: 162 Мне нужно найти значения Mincode , Maxcode и Valptr из этой таблицы. Судя по всему, процедура декодирования не похожа на процедуру декодирования таблицы DC. Следующий ответ объясняет получение этих значений из таблицы DC: значение бита точно такое же для коэффициентов переменного и постоянного тока. что ты сделать с полученными восьмибитными значениями. 1 Зарегистрируйтесь или войдите в систему Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль Опубликовать как гость Электронная почта Требуется, но не отображается Опубликовать как гость Электронная почта Требуется, но не отображается Сжатие Сжатие Наверх Почему стандарты? Совместимость Снижение производственных затрат Инициирование роста и разработка продукта Убивают ли стандарты JPEG/MPEG исследования? Не обязательно Эти стандарты очень гибкие в отношении конструкции энкодера, оставляя много возможностей для улучшения Тенденции к еще большей гибкости в будущем поколения стандартов Еще одной областью роста является разработка систем которые объединяют компоненты, использующие стандарты Наверх JPEG Базовый JPEG Расширенный JPEG JPEG без потерь (DPCM + Хаффман/арифметика) MPEG История (H. 261 и H.263) MPEG1 MPEG2 Почему не MPEG3 MPEG4 Наверх JPEG предоставляет «набор инструментов» методов сжатия непрерывных тонов, неподвижные, цветные и монохромные изображения Baseline JPEG предоставляет алгоритм на основе DCT и использует кодирование длин серий и кодирование Хаффмана Baseline JPEG работает только в последовательном режиме и ограничен Входные изображения 8 бит/пиксель Расширенный JPEG предлагает несколько дополнительных улучшений: 12-битный/пиксельный ввод Прогрессивная передача Выбор между арифметическим кодированием и кодированием Хаффмана Адаптивное квантование Плитка Формат файла обмена неподвижными изображениями (SPIFF) Выборочное уточнение Применение JPEG Настольная издательская деятельность, цветной факс, фотожурналистика,медицинские изображения, общие системы архивации изображений, потребительские изображения, графика и другие Наверх Работает с блоками 8×8 входного изображения Нормализация среднего (вычесть 128 из каждого пикселя) Преобразование: DCT-преобразование каждого блока Квантование Матрица квантования 8×8 Q предоставляется пользователем Каждый блок делится на Q (точка за точкой) Затем члены округляются до ближайших целых чисел. Примечание. Можно использовать до 4 матриц квантования на изображение. разрешено (например, один для яркости, а для каждого из трех цветовых компонентов) Энтропийное кодирование коэффициентов DC (верхний левый коэффициент каждого квантованного блока) с использованием DPCM+Huffman Кодирование по методу Хаффмана остатков постоянного тока, полученных из разница между каждым DC и DC предыдущего блокировать Энтропийное кодирование коэффициентов AC (т. е. не DC) Зигзагообразный порядок квантованных коэффициентов каждого блока Запишите для каждого ненулевого коэффициента оба его расстояния (называемые run) к предыдущему ненулевому коэффициенту в зигзагообразной последовательности, и его значение (называется уровень ) Хаффман кодирует термины [run,level], используя один единственный Таблица Хаффмана для всех АС изображения Наверх Предоставляются пользователем Их можно рассчитать с помощью контрастной чувствительности функция HVS Их значения представляют собой 8-битные целые числа. Обеспечивают контроль над битрейтом путем масштабирования их на константу фактор Пример Q: 16 11 10 16 24 40 51 61 12 12 14 19 26 58 603 50264 90 14 13 16 24 40 57 693 56264 90 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 1034 9 24 35 55 64 81 104 1134 9 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 1034 9 Наверх Остатки постоянного тока находятся в диапазоне [-2047,2047] Таким образом, величина каждого остатка находится в диапазоне от 0 до 2047=2 11 -1, включительно. Разделите этот диапазон на 12 поддиапазонов или категорий, где категория k колеблется от 2 к-1 до 2 к -1 включительно. (Обратите внимание, что категория 0 имеет только целое число 0). Пусть r — невязка по постоянному току. Четко, |р| = 2 k-1 + t, где 0 <= t <= 2 k-1 -1. Особенно, t может быть представлен в двоичном виде с использованием k-1 бит. Таким образом, r можно однозначно представить с помощью s, k и t. Разработайте код Хаффмана для 12 категорий, где каждое кодовое слово имеет длину не более 16 бит Кодировать каждый остаток постоянного тока r как двоичную строку hsm где h — кодовое слово остатка категории k s= знак остатка; s=0, если отрицательный, 1, если положительный m= (k-1)-битное двоичное представление t. Наверх Все ненулевые члены переменного тока имеют величину <= 2 10 -1 Пусть x будет термином AC, и пусть d будет длиной нулевого пробега между x и предыдущий ненулевой термин AC. 1 <= |х| <= 2 10 -1 Разделите диапазон 1 .. 2 10 -1 на 10 категорий, где категория k это диапазон (2 k-1 .. 2 k -1) включительно. Представьте x его знаком s и его величиной |x|. s = 0, если x<0, 1 в противном случае. Для любого значения |x| существует уникальное k такое, что 2 k-1 <= |x| <= 2 к -1. k — категория x |х| = 2 k-1 + t, где 0 <= t <= 2 к-1 -1. Особенно, t может быть представлен в двоичном виде с использованием k-1 бит. Таким образом, x однозначно может быть представлен с помощью s, k и t. Таким образом, (d,x) может быть представлено как (d,k,s,t), где s — один бит, а t — k-1 бит. Длина цикла d находится в диапазоне от 0 до 63. d = 15p + r, где r=0,1,2,…,14. r может быть представлено 4 битами r 3 r 2 r 1 r 0 , отличное от 1111.p может быть представлен как 11110000 1 11110000 2 … 1111000 p Это означает, что д это 11110000 1 11110000 2 … 1111000 p r 3 r 2 r 1 r 0 категория (или уровень) k, находящаяся между 1 и 10, может быть представлена с помощью 4 бита k 3 k 2 k 1 k 0 . Следовательно, (d,k) в (d,k,s,t) представлении (d,x) представлено как 11110000 1 11110000 2 … 1111000 P R 3 R 2 R 1 R 0 K 3 K 2 K 1 K 0 K 1 K 0 K 1 K 0 . последовательность из p+1 байтов. Последний байт представляет 16*10= 160 допустимых значений Добавьте к ним байт 11110000 и символ конца блока (EOB) для сигнализации конец ненулевых членов AC в блоке. В результате получается 162 различных символа. Создайте таблицу Хаффмана для этих 162 символов, где каждое кодовое слово имеет длину не более 16 бит JPEG кодирует каждый квантованный член AC (d,x)=(d,k,s,t) как hsm , где h — кодовое слово Хаффмана (d,k) s= знак термина; s=0, если отрицательный, 1, если положительный m= (k-1)-битное двоичное представление t. Наверх Возьмите блок 8×8 Лены Б: 143 147 149 152 156 147 1464 1494 152 156 147 151 146 143 154 148 144 1543 902 147 143 145 149 144 145 128 133 152 145 145 144 146 134 726 130 900 146 143 142 147 124 127 2639 908 139 145 139 127 126 135 264963 141 145 137 124 130 138 136 140 904 144 124 136 134 137 139 142 9025 Нормализация B. Становится NB=B-128: 15 19 21 24 28 19 18 21 23 18 15 26 20 16 25 44 19 15 17 21 16 17 0 564 564 24 17 17 16 18 6 2 9 18 15 14 19 -4 -1 11 11 17 11 -1 -2 7 11 11 17 9 -4 2 10 8 12 16 16 -4 8 6 9 11 14 1 70263 Выполнить DCT, в результате чего получится блок D: 103,4 12,4 6,0 2,1 8,1 5,7 -0,7 -0,7 31,7 11,6 -22,8 -0,7 -0,1 -0,5 -4,7 -1,8 11,0 -21,2 -3,7 8,8 2,3 0,1 9,6 -264 0,2 -4,9 10,3 -8,6 -8,9 -2,5 -639 9,6 9,6 4,9 -0,4 -1,9 -8,9 6,6 2,6 3,6 3,6 0,7 -0,9 -0,9 4,1 7,2 -15,5 6 139 9 248 -3,1 -1,0 -2,5 -5,5 -5,2 -6,7 10,7 -1. 1 -2,9 -0,2 -1,2 -2,7 3,6 2,6 0,43 — 0,4 9024 Квантование (округление (D./Q)), в результате чего получается Dq: 6 1 0 0 0 0 0 0 4 1 -2 0 0 0 0 0 1 -2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Зигзагообразная последовательность: 6 1 4 1 1 0 0 -2 -2 все нули Наверх Прогон нуля Cetgory Длина кода Кодовое слово 0 1 2 00 0 2 2 01 0 3 3 100 0 4 4 1011 0 5 5 11010 0 6 6 111000 0 7 7 1111000 . . . . 1 1 4 1100 1 2 6 111001 1 3 7 1111001 1 4 9 111110110 . . . . 2 1 5 11011 2 2 8 11111000 . . . . 3 1 6 111010 3 2 9 111110111 . . . . 4 1 6 111011 5 1 7 1111010 6 1 7 1111011 7 1 8 11111001 8 1 8 11111010 9 1 9 111111000 10 1 9 111111001 11 1 9 111111010 . . . . . . . . Конец блока (EOB) 4 1010 Наверх зигзаг: 6 1 4 1 1 0 0 -2 -2 все нули 6 кодируется отдельно вместе с другими терминами DC. термины AC представляют собой следующие коды: термины AC как последовательность пар (d,x): (0,1) (0,4) (0,1) (0,1) (2,-2) (0,-2) EOB Как последовательность (d,k,s,t), где t в десятичном формате: (0,1,1,0) (0,3,1,0) (0,1,1,0) (0,1,1,0) (2,2,0,0) (0,2,0,0) EOB Как последовательность (d,k,s,t), где t в двоичном формате с использованием k-1 бит: (0,1,1,-) (0,3,1,00) (0,1 ,1,-) (0,1,1,-) (2,2,0,0) (0,2,0,0) EOB Окончательный код: 00 1 100 1 00 00 1 00 1 11111000 0 0 01 0 0 1010 количество битов для кодирования терминов AC: 33 бита Битрейт на символ (из 63 символов AC): 33/36 = 0,52 бит/символ Коэффициент сжатия, основанный только на этих кондиционерах: (63*8/33)= 15 Наверх Энтропийное декодирование потока битов обратно в квантованные блоки Деквантовать: умножить каждый коэффициент блока на соответствующий коэффициент матрицы квантованияПримените обратное преобразование DCT к каждому блоку Денормализация: добавить 128 к каждому коэффициенту Пример: реконструированный блок B’ 143 147 153 157 157 154 1494 1494 145 145 147 151 154 153 149 144 9026 146 147 149 149 146 1423 1347 9026 146 146 145 142 139 135 132 9026 145 143 140 136 133 131 130 130 141 138 134 131 130 131 134 900 136 134 130 128 129 133 139 9022 133 131 127 126 129 135 142 147 Блок ошибок 0 0 -4 -5 -1 -7 -3 4 6 -1 -8 0 -5 -5 9 -9 1 -4 -4 0 -2 3 -9 -1 6 -1 0 2 7 -1 -2 7 1 0 2 11 -9 -4 9 8 -2 7 5 -4 -4 4 5 6 9 3 -6 2 9 3 1 2 11 -7 9 8 8 4 0 -2 СКО=5,2 Наверх Расширенный JPEG допускает несколько дополнительных улучшений: 12-битный/пиксельный ввод В качестве альтернативы допускается арифметическое кодирование к кодированию Хаффмана Адаптивное квантование: позволяет изменить 5-битную шкалу на матрица квантования от одного блока к другому SPIFF: формат файла, обеспечивающий обмен сжатые файлы изображений между различными приложениями среды Прогрессивная передача (PT) Последовательный ПТ Спектральная селекция Последовательные приближения Иерархический PT (пирамидальное кодирование) Плитка Выборочное уточнение Наверх Оригинал Лена Лена со сжатием JPEG при степени сжатия 12:1 Лена, сжатая в JPEG с коэффициентом сжатия 20:1 Лена, сжатая в формате JPEG с коэффициентом сжатия 32:1 Наверх Видео представляет собой последовательность изображений, называемых кадрами. Цвет Три компонента: красный (R), зеленый (G) и синий (B) Для совместимости с неокрашенными носителями модель RGB был преобразован в эквивалентную модель — YC b C r Y — составляющая яркости, которая была экспериментально установлено, что Y=0,299R+0,587G+0,114B С б = Б-ЯC r = RY Y обозначается как luma , и C b и C r как цветность Каждый кадр на самом деле представляет собой 3 изображения: одно Y, одно C b и одно C r 8 бит/пиксель для каждого из трех компонентов цвета Поскольку человеческое зрение менее чувствительно к цвету, изображения C b и C r уменьшены на 2 в каждом измерении (они составляют четверть размера изображений Y) Большая часть обработки MPEG основана на макроблоке : Блок яркости 16×16 с двумя 8×8 связанные блоки цветности Наверх Внутрикадровое сжатие Использует только пространственную избыточность Работает с отдельными кадрами независимо от других кадров Межкадровое сжатие Использует как пространственную, так и временную избыточностьИспользует оценку движения (MS) без какой-либо стандартизации Алгоритм МС Получает предсказания кадров с компенсацией движения Наконец, он выполняет сжатие, подобное JPEG. на остаточных кадрах Наверх MPEG имеет 3 типа кадров: I, P и B I-кадры строго сжаты внутри, как в JPEG. Их цель заключается в предоставлении точек произвольного доступа к видео P-кадры — кадры с прямой компенсацией движения, p редиктивно-кодированные кадры; они сжаты между кадрами и обычно обеспечивают больше сжатие, чем я кадров Кадры B с компенсацией движения b кодирование с однонаправленным прогнозированием кадры; они сжаты между кадрами и обычно обеспечивают максимальное сжатие Относительное количество кадров I, P и B произвольно I-кадр должен появляться не реже одного раза в каждые 132 кадра, чтобы обеспечить приемлемая для пользователя скорость произвольного доступа к различным частям видео Наверх Прогноз с компенсацией движения (т. е. аппроксимация) f’ из P/B кадра f изготовлен Остаточный f-f’ затем сжимается в стиле, подобном JPEG Любой макроблок исходного кадра f может быть строго внутренним сжимается, если его прогноз считается плохим Вопросы, требующие решения Метод строгого внутреннего сжатия Метод сжатия остаточных макроблоков Прогнозирование с компенсацией движения Наверх Вернуться к началу Оценка движения выполняется на основе макроблоков с использованием только блоки яркости 16×16 Предполагается, что движение равномерное по всем пикселям макроблока Примечание. При выборе размера базового блока для оценка движения Блок должен быть достаточно большим, чтобы избежать «ложных попаданий» Блок должен быть достаточно маленьким, чтобы избежать разнообразные движения в одном блоке Размер блока MPEG, 16×16, является хорошим компромиссом. Наверх Рассмотрим P-кадр P P будет предсказано (т. е. аппроксимировано) по одной единственной ссылке рамка R R — самый последний (декодированный) кадр I или P Для каждого MB макроблока P найти ближайший соответствующий макроблок MB’ в системе отсчета R Если совпадение MB-to-MB удовлетворительное, то рассматривать MB’ как предсказание (т. е. приближение) MB запишите вектор движения (т. е. смещения) между двумя макроблоки (с точностью до полупикселя) Вычислить и сжать остаточный макроблок MB-MB’ (яркость и цветность) Если совпадение MB-to-MB неудовлетворительно, то MB макроблока строго сжат внутри, как это делается в I-кадрах. Векторы движения всех макроблоков P демонстрируют избыточность из-за сходного (а иногда и идентичного) движения, испытываемого многими соседние макроблоки Эта избыточность используется путем кодирования последовательных дифференциальных значения векторов движения (т. е. DPCM) Примечание 1: MPEG не стандартизирует механизм принятия решений для оценки является ли совпадение между двумя макроблоками удовлетворительным или нет Замечание 2: Типичный механизм принятия решений включает вычисление меры ошибки между яркостью двух макроблоков. Матч считается удовлетворительным тогда и только тогда, когда ошибка ниже определенного порога. Возможные меры погрешности включают среднеквадратичную ошибку (MSE), средняя ошибка абсолютной разности (MAD), и дисперсия (МБ-МБ’)/дисперсия (МБ). Наверх Рассмотрим B-кадр B B будет предсказано (т. е. аппроксимировано) из ДВУХ опорных кадры R 1 и R 2 R 1 — это самый последний (декодированный) предыдущий кадр I/P, а R 2 это ближайший (декодированный) будущий кадр I/P Для каждого макроблока MB из B найдите ближайший соответствующий макроблок MB 1 в системе отсчета R 1 и ближайший соответствующий макроблок MB 2 в R 2 Прогнозируемый макроблок равен PM=NINT(alpha 1 MB 1 +alpha 2 MB 2 ) альфа 1 =0,5 и альфа 2 =0,5, если оба совпадения удовлетворительны альфа 1 =1 и альфа 2 =0, если удовлетворительно только 1-е совпадение альфа 1 = 0 и альфа 2 = 1, если удовлетворительно только второе совпадение альфа 1 =0 и альфа 2 =0, если ни одно совпадение не является удовлетворительным Вычисление и сжатие остаточного макроблока MB-PM (яркость и цветность) Если ни одно совпадение не является удовлетворительным, то MB макроблока строго сжат внутри, как это делается в I-кадрах. Запишите вектор(ы) движения между MB и другими одним или двумя макроблоки (с точностью до полупикселя) Опять же, избыточность вектора движения используется путем кодирования последовательные дифференциальные значения векторов движения (т. е. DPCM) Примечание. Выбранный режим прогнозирования представляет собой 2-битное кодирование и передается дальше. вместе с информацией о заголовке макроблока Наверх Более высокая скорость передачи данных, чем у MPEG1 MPEG2 позволяет получать исходные изображения более высокого качества 4:2:0 (подвыборки цветности только по горизонтали) 4:4:4 (без субдискретизации цветности) Примечание. MPEG1 поддерживает формат 4:2:2. MPEG2 позволяет выполнять более точное квантование и указывать отдельная таблица квантования для яркости и цветности MPEG2 позволяет более точно регулировать коэффициент масштабирования квантования, используется при внутреннем сжатии MPEG2 позволяет чересстрочное видео MPEG2 поддерживает маскирование ошибок (потерянных макроблоков) MPEG2 поддерживает масштабируемое сжатие SNR-масштабируемость: путем отправки диапазонов коэффициентов DCT пространственная масштабируемость: разрешение в пикселях за счет повышающей/понижающей дискретизации темпоральная масштабируемость: разные частоты кадров за счет пропуска кадров MPEG2 имеет структуру Profile и Level .