Ўзбекистон республикаси ахборот технологиялари ва коммуникацияларини ривожлантириш вазирлиги

3. MPEG-2 АХБОРОТНИ СИҚИШ ХАЛҚАРО КОДЛАШ СТАНДАРТИ

3.1. Видеосиқишнинг амалий қўлланилиши

Рақамли телевидение тизимларида рақамли оқим орқали маълумотларини узатиш тезлиги шиддат билан ошиб бормоқда. Ушбу ҳолатни ТВ тасвирни рақамли кодлаш мисолида кўриб чиқамиз.

Маълумотларни сиқиш ҳамда мос стандартлар ва тавсияларни ишлаб чиқиш масалалари билан 1988 йилда тузилган, турли фирмалар ҳамда бир қанча давлатлар илмий текшириш институтларини бирлаштирувчи MPEG (Motion Picture Experts Group) ташкилоти шуғулланади. MPEG - икки халқаро ташкилотлар, ISO (халқаро стандартлаштириш ташкилоти) ва IEC (халқаро электротехника комиссияси) компаниялар қарамоғидаги қўмита ҳисобланади. MPEG шуғулланадиган асосий масаласидан бири бу - рақамли видеосигнал спектрини сиқишдаги мавжуд муаммоларни ўрганиш ва мос стандартни ишлаб чиқишдан иборат. Уларнинг ечимлари ўз навбатида тасвир ва овоз сигналларини кам ҳажмли маълумотлар ёрдамида юқори сифатда узатиш ва ёзиш усулларини ишлаб чиқишга туртки бўлди.
Тасвир, овоз ва қўшимча маълумотларни ўзида мужассамлаштирган рақамли телевидение сигналларини сиқиш ва мультиплексорлаш усулларини стандартлаштириш юзасидан ҳозирги вақтда ҳаракатдаги тасвирларни сиқиш учун 3 та стандарт MPEG-1, MPEG-2 ва MPEG-4 ишлаб чиқилган ва уларнинг параметрлари оптималлаштирилган.
MPEG-1 стандарти ТВ тасвирларни компакт дискларга ёзиш (CD ROM) ва ТВ тасвирларни паст тезликли узатиш каналларда (рақамли маълумотлар оқими 1,5 Мбит/c гача бўлган) узатишга мўлжалланган. MPEG-1 тизимида эшиттириш телевидениесидаги тасвир ёйиш кўрсатгичига нисбатан 4 баробар кичик ўлчамли тасвир юборилади: 288 ^× 352, бундай кичик ўлчамли тасвир сигналини узатиш учун эса ТВ сигнални кодлашда децимация (оралатиш) амалиёти қўлланилади, яъни ТВ растрда бирламчи сигнал ҳисобларини горизонтал ва вертикал ўлчамларда икки марта қисқартирилади.
MPEG-2 стандарти ТВ эшиттиришларда сигналларни кодлаш учун махсус ишлаб чиқарилган. Ушбу тизим ХЭБ-Р 11/601 (Халқаро электралоқа бирлашмаси - Радио) тавсияномасига мос келадиган тўлиқ тиниқликдаги декодерланган ТВ тасвир олиш имконини беради (видеомаълумотларни узатишда 9 Мбит/c тезлик ТВ тасвир сифатини студия сифатига мос қилиб беради).
MPEG стандарти пакетлари ЮСТ (Юқори сифатли телевидение) га ўтиш масалалари ҳам кўриб чиқади. ЮСТ видеосигналларини сиқиш алгоритмлари аввалига мустақил стандарт MPEG-3 стандарти кўринишида ишлаб чиқилган, кейинчалик эса ушбу стандарт MPEG-2 стандарти билан бирлаштирилган ва мустақил стандарт сифатида фойдаланиш тўхтатилган.
MPEG-4 стандарти ҳам MPEG-2 стандарти каби рақамлаштирилган маълумотларни сиқиш қурилмалари техник йиғиндиси ҳисобланади. MPEG-4 тизимида кодлашнинг объект-база принципига асосланган бир нечта янги усулларидан фойдаланилади ва бу усуллар ушбу стандартни MPEG-2 га нисбатан деярли уч баробар самарали бўлишини таъминлайди.
Объект-база кодлаш принципи тасвирни махсус объектларга (сегментларга) бўлиб, уларни ҳар бирини турлича кодлашга асосланади. Масалан, кўп деталлар талаб қилинадиган тасвирдаги инсон юзининг қисми ва кам деталлар талаб қиладиган орқа фон ажратиб олинади. Шундай қилиб, тасвирнинг фақат баъзи бир деталларини (ушбу усул ёрдамида аниқ ютуқ берувчиларини) нисбатан юқорироқ бит оқими (Мбит/с) билан узатиш лозим. Агар мураккаб саҳналарни сигментлаш жараёни оқилона тарзда бажарилса, маълумот оқими тезлигини сезиларли даражада пасайтириш имкони пайдо бўлади.
MPEG-4 сиқиш стандарти пайдо бўлиши MPEG-2 стандартининг тизимдаги ўрнини камайтирмайди, балки бу иккала стандартлар кўп соҳаларда, айниқса маълумот оқими магистралида узвий боғлиқликни таъминлайди.
MPEG-2 стандартини қабул қилиш орқали видеомаълумотларни сиқиш муаммолари амалий ечим топди. Ҳозирги кунда MPEG-2 стандартидаги кодер ва декодерларни ишлаб чиқарувчи ўнлаб фирмаларни санаб ўтиш мумкин. Улардан энг машҳурлари Philips, Panasonic, Page Micro Technology, CLJ Communication, Wegener Communications, Scientific-Atlanta, NTL, Segem Group, NEC, Vistek, General Instruments ва бошқалар.
MPEG-2 транспорт оқими ўз ичига нафақат видео ва аудио рақамли оқимларни балки бошқа рақамли маълумотларни ҳам олиши мумкин. Сунъий йўлдошли телевидениеда ушбу оқимлардан кўрсатувлар дастури, каналлар ҳақида маълумотлар (частота, қутбланиш), каналларга рухсат кодлари каби маълумотлар узатилади. Бундан ташқари сунъий йўлдошли эшиттириш каналлари орқали Internet жорий қилиш ҳам жадал ривожланмоқда.
MPEG-2 тизимининг яна бир қўлланиладиган муҳим соҳаси бу – мавжуд радиорелей каналларини зичлаштиришдир. Уларни модернизациялашда фақатгина узатувчи ва қабул қилувчи қурилмалар алмаштириш етарли, ретрансляторлар эса алмаштирилмайди. Ушбу тизимнинг имкониятлари орқали транпорт оқимига ҳар қандай турдаги рақамли маълумотни, шу жумладан Internet каналларини ҳам киритиш мумкин.
3.2. MPEG-2 кодлаш стандарти

Амалий тажрибалар шуни кўрсатмоқдаки, ҳатто битта стандарт доирасида рақамли телевидение сигналларини узатиш, турли сифат даражаларида амалга оширилиши истисно эмас. Худди шу масалани ТВ қабул қилгичлар ҳақида ҳам айтиш мумкин. Қатъий, асосийси тор рухсат этилган интерваллар каби талаблар тизим эгилувчанлигини, фойдаланувчиларнинг турли қатламлари ҳамда уларнинг талабларига мослашувчанлигини пасайтиради. Шунингдек ҳар қандай истиқболли тизим ривожланишнинг янада юқорироқ босқич сифат даражасини қўллаб-қувватлаш заҳирасига эга бўлиши лозим. Шу каби бошқа қарашлар ҳамда талаблар жуда муҳим ҳисобланадиган ISO/IEC 13818-2 хужжати асосини ташкил қилди.

Ушбу хужжатда MPEG-2 стандарти бу – қўлланилаётган алгоритмлар қийинлик даражасига кўра турлича бўлган ва ТВ сигналларни сиқишнинг ўзаро мослаштирилган стандартлари оиласи эканлиги белгилаб қўйилди. Шунинг учун MPEG-2 стандарти чегарасида профиллар ва сатҳлар тизими ишлаб чиқилган. Профил бу – алгоритмлар ва сиқиш усулларини белгиловчи махсус қўлланиладиган тизим ости бирликдир. Ҳар бир профил таркибидаги даражалар сиқилаётган тасвир кўрсатгичларига боғланган.
Эшиттириш тизимлари учун ТВ тасвир сифат градациялари ISO/IEC 13818-2 стандартида ТВ тасвир сатрларини ёйиш форматининг 4 та даражаларни, ҳамда ёруғлик ва рангфарқ сигналларини кодлаш форматидаги 5 та даражаларни киритиш билан белгиланади. MPEG-2 тизими қурилишидаги умумий ёндошув ғояси 2-жадвал асосида тушунтирилади.
Жадвалнинг қуйи қисмида жойлашган даража “қуйи даража” дейилади ва унга MPEG-2 стандартига киритилган – чекланган тиниқликли телевидение деб юритилувчи ТВ тасвир сифатининг янги даражаси тўғри келади. Ушбу ҳолатда ТВ тасвир кадри 288 та актив сатрларга (эшиттириш телевидениесидан 2 марта кам) эга ва ҳар бир сатр 352 та ҳисоб билан дискретланади.
Эшиттириш стандартидаги телевидение сигналларини кодлаш “асосий даража”га мос қилиб амалга оширилади, яъни кадрдаги актив сатрлар сони 576 та ва улар 720 та ҳисоб билан кодланади.
Юқори даража – 1440, 1440*1152 ёйиш ўлчамига эга юқори сифатли телевидение тасвирларини қўллаб қувватлайди.
Юқори даража – 1920, 1920*1152 (HDTV-plus) ўлчамга эга кенг форматли юқори сифатли ТВ тасвир сигналини таъминлайди. Иккала “юқори” ТВ тасвир даражаларида ҳам кадр 1152 та актив сатрдан иборат (эшиттириш телевидениесидан икки баробар кўп). Ушбу сатрлар мос равишда 1440 ёки 1920 ҳисоблар билан дискретланади.
Стандартда видеомаълумотларни қайта ишлашда (компрессиялашда) функционал амалларни бажарувчи 5 та тўпламга мос келувчи 5 та профилдан фойдаланилади.
Видеомаълумотларни қайта ишлашда энг кам функционал амаллардан фойдаланувчи профил – “оддий” профил дейилади. Унда видеомаълумотларни сиқиш учун тасвир ҳаракатини компенсациялаш ва гибрид дискрет-косинус алмаштириш қўлланилади.
2 – жадвал. MPEG-2 стандарти профиллари, даражалари, мослаштирилган нуқталари