Delta Modulation kullanımı Dijital Video Signal Processing

Dijital Video Signal Processing'ta Delta Modulation'a Giriş

Dijital video, modern yaşam için ubiquitous hale geldi, akış hizmetleri ve video izleme ve tıbbi görüntülemeye yönelik teşviklerden. Dijital video işlemedeki temel zorluk, görsel bilgileri verimli bir şekilde temsil ediyor. Analog video sinyalleri, depolama, iletim ve işleme için dijital form haline gelmeli ve dönüşüm tekniğinin seçimi doğrudan bant genişliği, güç tüketimi ve resim kalitesi. Çeşitli analog-enerji kullanımı arasında, dijital dönüşüm yöntemleri, yüksek çözünürlükte kullanım kolaylığı sağlar.

Delta Modulation nedir?

Delta modulation, analog sinyalleri dijital form haline dönüştürmek için kullanılan bir enkoding tekniğidir. Geleneksel PCM'nin aksine, her örnek için mutlak amplitüdüntü, delta modulation encodes only the difference (delta) between original examples. The Print is a single-bit digital stream: a '1 is the current sample is higher than the previous one, and a '0' Bu basit program bağlı olarak daha düşük olduğunu gösterir.

Temel delta modulation sistemi bir hesaplamadan oluşur, yerel bir decoder (integrator), ve bir örnekleyici. Her örnekleme anında, giriş sinyali yerel bütünleme tarafından üretilen yeniden yapılandırılır ve bu miktar iki seviyeye kadar hesaplanır.

Yavaş yavaş çeşitli sinyaller için, delta modulation çok iyi çalışır, sinyalin çok düz kısımları için, sistem sürekli sinyal değeri etrafında zorlanmak için boş bir şekilde oluşturabilir. Conversely, for very flat portions of the signal, for very flat portions of the noise.

Delta Modulation vs. Pulse Code Modulation

Video işlemedeki delta modulation'ın rolünü takdir etmek için, PCM ile karşılaştırmak önemlidir, en yaygın kullanılan dönüşüm yöntemi. PCM'de her örnek, amplitüdünü temsil eden ikili bir kod tayin edilir. Örneğin, 8-bit PCM, yüksek sadakat sunmak için 256 olası seviye sağlar.

Delta modulation, aksine, sadece bir miktar örnek olarak kullanılır. Aynı örnekleme oranında, hem de daha az bant genişliği içeren, sabit adım boyutu, bilgisayarM'nin gürültülerinden farklı olan ölçüm gürültüyü ortaya koyar. Bir anahtar ticaret-dönüşüm, yüksek bantlama ile sinyallerin en iyi şekilde uygun olduğu için - her iki pürüzsüz gradient ve keskin kenarları içeren Video sinyalleri, delta modulation'ın her zaman çözemeyeceği sorunlar ortaya koyar.

[FONT:0]Dönemli bir matematik karşılaştırması için, bkz.D:2}Wikipedia: Delta Modulation[DDDDD 3)

Adaptif Delta Modulation: Overcoming Basic Limitations

Temel delta modulation üzerindeki en önemli gelişme, sıfır koşulun aynı olduğu (örneğin, biraz gürültünün (örneğin) yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş bir sinyal dinamik bir şekilde ayarlandığında bir şekilde ayarlandığında, bir şekilde ayarlandığında bir şekilde ayarlandığında, bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir performans sağlar.

Video işlemede, ADM özellikle değerlidir, çünkü video sinyalleri hem yavaş parlak geçişler içerir (örneğin, günbatımı bir gökyüzü) ve keskin kenarlar (örneğin, nesne sınırları). Adaptif bir adım boyutu, yüksek eğim olmadan encoder'in hızlı değişiklikleri takip etmesini ve granular gürültülerini üniformalı alanlarda azaltmasını sağlar.

[FONT:0)Dön kaynağı:[Dönetici:0)Dönetici:[Dönetici kaynağı:[Dönetici:0))[Dönetici:[Döneticiler sınırlı olabilir, ancak soyutlar kullanışlıdır.

Dijital Video Signal Processing'de Uygulama

Dijital video sinyalleri, ışıklandırma (Y) ve kromataj (U, V) bileşenlerinden oluşur. Her bileşen, sayısallaştırmadan önce analog alanda sürekli bir dalgaformdur. Delta modulation, bu bileşenlerin her birine bağımsız olarak veya bir bileşik sinyale uygulanabilir. Anahtar avantajı, PCM tabanlı sayısallaştırmaya kıyasla büyük ölçüde azaltılır, sınırlı bant genişliği kanallarında veya video iletilebilir.

Video telephony ve düşük maliyetli gözetim gibi erken dijital video sistemlerinde, delta modulation genellikle işe alındı çünkü sadece encoder'de basit bir gerilim ve entegre devre ve benzer bir bütünleştirici, düşük güç tüketimi için de kullanılabilir.

Ayrıca, delta modulation zaman (inter-frame) alanında uygulanabilir. çerçevede encoding piksel farklılıkları yerine, çerçeveler arasındaki fark, delta modulation kullanarak kodlanabilir. Bu, modern standartlarda kullanılan hareketsiz bir geri kodlamaya benzer, çok fazla coarser seviyesinde.

Erken Video Promosyon Standartları

Örneğin, JPEG ve MPEG gibi dönüştürücü kodlar yaygın olarak kabul edilmeden önce, birçok video sıkıştırma standardı, divansiyonel kodlama yöntemlerinin önceki piksellere dayandığını ve farkın bir miktardan daha fazla ölçüldiğini göstermektedir. Delta modulation (DPCM) en basit ölçümleme yöntemiyle, geri bildirim vektörleri ve bazen blok oturma yöntemleriyle birlikte. DPCM, önceki piksellere göre tahminin nasıl belirlendiğini genel bir hale gelir ve fark edilir.

H.264/AVC ve H.265/HEVC çağında bile, modern kodcular büyük ölçüde dönüştürücü kodlamaya güveniyorlar (DCT) ve kodlamaya rağmen, delta modulation ilkeleri tahmin edilebilir kodlama ile temelsel olarak kalır.

Modern Kodcs'te Current Relevance in Modern Codecs

Delta modulation, ana video için uygun bir kod olarak kullanılmamıştır (örneğin Netflix veya YouTube), kavramları karma video kodlamalarında yaşar.The live on the current error is often encoded using techniques that are kavramsal olarak benzer to adaptive delta modulation. Dahası, inuring:0screen context kodlama) ve |s dlow-delay encoding)

• [FONT=0]Simple applications:[Dönetici:[Dönetici:0)) Bu, sadece bir komplikeli, bütünleştirici ve örnekleyici gerektirir. karmaşık analog-d dijital dönüştürücü (ADC) birçok kompiyer veya direnç merdivenle.
• [Düzücük güç tüketimi: [Dönetici: 0,4] Çünkü her örnek bir parça tarafından temsil edilir, dijital devre daha düşük bir geçiş hızında çalışır ve analog ön uç en az taşınabilir kameralar ve giyilebilir cihazlar için idealdir.
• [FONT=0]Inherent data sıkıştırması:[Dönetici:[Dönetici:0)Bir-bit gösterimi, ham bit oranını azaltır. Yavaşça çeşitli sinyaller için, basit DPCM ile karşılaştırılabilir sıkıştırma oranları elde edebilir. Bu, dar bant kanalları için faydalı olacaktır (örneğin, video aramaları için analog telefon hatları).
• [FONT:0] Düşük frekanslı değişimler için iyi performans: Luminance gradients (örneğin, düzgün aydınlatma değişiklikleri gibi) düşük granular gürültü ile doğru bir şekilde doğru şekilde kodlanır.
• [FONT:0)Robustness to iletim hatalarına izin vermek için:) Çünkü her bir miktar sadece bir değişiklik ile, tek bir miktar hata sadece adım farkı etkiler, mutlak değer değil.Engreor sızıntı ile, hata kesintileri zamanla, PCM'den daha fazla hata yapar.

Sınırlamalar ve Davalar

Avantajlarına rağmen, temel delta modulation yüksek kaliteli video işleme için ele alınması gereken önemli kısıtlamalara sahiptir:

• [FONT:0)Quantizasyon gürültüsü (granular gürültü): [Dönder: 1) Video sinyalinin üniforma bölgelerinde, gerçek değeri etrafında yeniden inşa edilen sinyal, görünür gürültü (grain) Mitigations: sinyal düz olduğunda minimuma indiren bir adım boyutu kullanın veya gürültüyü işe yaratır.
• [FONT:0)Slope aşırılık:[Dönlendirme:[Dönlendirme): Giriş sinyali, örnek başına sabit bir adımdan daha hızlı değişirken, encoder değişikliği takip edemez, büyük hataların nedeni ile ortaya koyar.Bu, videodaki keskin kenarların bulanık veya kaybı olarak ortaya çıkarır: Adaptif bir adım boyutu (ADM) veya daha yüksek bir örnekleme oranını kullanarak.
• [FONT:0)Requires oversampling:[Dönetici: · PCM ile karşılaştırılabilir kaliteli korumak için, delta modulation genellikle Nyquist oranından daha yüksek bir örnekleme oranına ihtiyaç duyar. Oversampling biraz daha fazla arttırır, ancak hala basitlik sağlar.
• [FONT:0) Karmaşık dokular için uygun değildir: Yüksek frekanslı detaylar (örneğin, iyi modeller, metin) yüksek granular gürültüye yol açan bazı değişiklikler yaratır. hatta ADM mücadeleleri, bu tür durumlarda, delta modulation tek başına yetersiz ve karma bir yaklaşım (örneğin, bilgisayar destekli bölgelere geçiş) gerekli olan kodların değiştirilmesi gerekir.

Modern sistemler, diğer kodlama araçlarıyla delta modulation'ı birleştirerek bu sınırlamaları ele alır. Örneğin, bazı video kodcular gürültüyü yüksek frekanslara doğru iterek kullanır (Döneticileri için daha iyi kalitede sunmak için filtrelenebilir.)

Future Trends: Delta Modulation in Next-Generation Video Systems

Video endüstrisi yüksek çözünürlüklere doğru hareket ettiği gibi (4K, 8K, HDR) ve immersive formatları (VR, AR), verimli sıkıştırma ilkeleri için baskı yoğun kalır.Demoktif kodlamaların basitliği olgunken, güç sınırlı olduğu yerlerde büyüyen ilgi vardır.

Başka bir umut verici yön, ADC olmadan biraz uçarak çıkış yapmak için doğrudan görüntü sensörlerine entegre edilebilir.Bu, yüksek çözünürlükte bir ADC olmadan biraz daha hızlı bir şekilde ses ve güç üretmek için, ultra hızlı çerçeve oranlarına izin verebilir. Delta modulation and jestifier.

Ayrıca, delta modulation konseptleri sadece olayları iletmemek için kullanılır:0)neuromorphic kameralar) (event-based vizyon sensörleri)) Bu sensörler, mutlak intensasyonlardan ziyade, biyolojik bir retina gibi çalışır, sadece olayları iletir.

[FONT:0)Dönemli kaynaklar:[Dönetici:0)Dönetici:[Dönetici: 2) Olay kameralarında (Dönetici) etkinlik temelli bir vizyon (pişmanlık)[Dönetici).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Delta modulation, dijital iletişim ve sinyal işlemede temel bir teknik olarak kalır. Dijital video sinyal işlemedeki uygulamaları, daha güçlü kodlar tarafından gölgelenen olsa da, düşük güç, basitlik ve gerçek zamanlı performans talep eden senaryolarda ilgili olmaya devam eder. Adaptif delta modulation, eğimin temel sınırlamalarını aşmaktadır.

Teknoloji ultra güç kenar cihazları ve nöromorfik algılamaya doğru geliştikçe, delta modulation yenilenen önemini bulabilir. güçlü yönleri ve sınırlamaları, mühendislerin bu zarif yöntemi uygulama konusunda bilgi sahibi olması için bilgilendirilmiş kararlar almalarını sağlar. Video sistemler tasarımıyla ilgili herhangi biri için, sağlam bir kavrama, kaliteli, bant genişliği ve güç arasındaki ticaretin optimizasyonu önemlidir.

[FONT:0)Dön kaynağı: [Dönetici iletişimde bir giriş dersi için, bakınız:2) Tüm Devreler Hakkında: Delta Modulation[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD) Giriş.

[FONT:0)Dön kaynağı:[Dönetici:0)Dönemli:0)Dönemli kaynak:[Dönetici:0)[Dönetici:0)))