Введение
Сжатие данных
Трансформатное кодирование — это тип сжатия данных для "естественных" данных, таких как аудиосигналы или фотографические изображения. Сама по себе трансформация обычно является без потерь (полностью обратимой), но используется для обеспечения более эффективного (целенаправленного) квантования, что в итоге приводит к получению копии исходных данных с пониженным качеством (с потерями). В трансформатном кодировании знание области применения используется для выбора информации, которую можно отбросить, тем самым уменьшая требуемую полосу пропускания. Оставшаяся информация может быть сжата различными способами. При декодировании результат может не совпадать с исходными данными, но должен быть достаточно близок для целей применения.
NTSC
Одной из самых успешных систем преобразования кодирования обычно не называют таковой – примером является цветное телевидение NTSC. После обширной серии исследований в 1950-х годах Альда Бедфорд показала, что человеческий глаз обладает высоким разрешением только для чёрно-белого изображения, несколько меньшим – для цветов «среднего диапазона», таких как жёлтый и зелёный, и значительно меньшим – для цветов на концах спектра, красного и синего. Используя эти знания, RCA удалось разработать систему, в которой большая часть синего сигнала отбрасывалась после получения с камеры, сохраняя при этом большую часть зелёного и лишь часть красного; это является цветовой субдискретизацией в цветовом пространстве YIQ. В результате получается сигнал с существенно меньшим объёмом информации, который помещался в существующие 6 МГц чёрно-белые сигналы в виде фазово-модулированного дифференциального сигнала. Средний телевизор отображает эквивалент 350 пикселей на линии, но телевизионный сигнал содержит достаточно информации лишь для примерно 50 пикселей синего и, возможно, 150 пикселей красного. Это обычно незаметно зрителю, поскольку глаз в любом случае мало использует «отсутствующую» информацию.
PAL и SECAM
Системы PAL и SECAM используют почти идентичные или очень похожие методы передачи цвета. В любом случае, обе системы используют пониженную цветоразрешающую способность.
Цифровая
Термин гораздо чаще используется в цифровых медиа и цифровой обработке сигналов. Наиболее широко используемым методом трансформационного кодирования в этом отношении является дискретное косинусное преобразование (DCT), предложенное Насиром Ахмедом в 1972 году и представленное Ахмедом совместно с Т. Натараджаном и К. Р. Рао в 1974 году. Это DCT, в контексте семейства дискретных косинусных преобразований, является DCT II. Оно лежит в основе распространенного стандарта сжатия изображений JPEG, который анализирует небольшие блоки изображения и преобразует их в частотную область для более эффективной квантизации (с потерями) и сжатия данных. В видеокодировании стандарты H.26x и MPEG модифицируют эту технику сжатия изображений DCT, применяя её к кадрам движущегося изображения с использованием компенсации движения, что позволяет еще больше уменьшить размер по сравнению с последовательностью JPEG-изображений. В аудиокодировании MPEG-компрессия анализирует преобразованные данные в соответствии с психоакустической моделью, описывающей чувствительность человеческого уха к различным частям сигнала, аналогично модели, используемой для телевидения. MP3 использует гибридный алгоритм кодирования, объединяющий модифицированное дискретное косинусное преобразование (MDCT) и быстрое преобразование Фурье (FFT). Ему на смену пришел Advanced Audio Coding (AAC), который использует чистый алгоритм MDCT для значительного повышения эффективности сжатия. Базовый процесс оцифровки аналогового сигнала представляет собой разновидность трансформационного кодирования, использующую дискретизацию в одной или нескольких областях в качестве своего преобразования.