Видео

Вопросы для самоконтроля

1. Какие параметры надо определить, прежде чем сравнивать два алгорит­ма сжатия видео?

2. Приведите примеры ситуаций, когда архитектура компьютера дает пре­имущество тому или иному алгоритму сжатия видео.

3. Какими свойствами видеопотока мы можем пользоваться, создавая алго­ритм сжатия? Приведите примеры.

4. Что такое аудиовизуальная синхронизация? Почему выполнение ее тре­бований значительно снижает степень сжатия?

5. Назовите основные требования к алгоритмам сжатия видео.

6. Что такое I-кадры, ...

Сравнение стандартов

Название

Годы

Разрешения и поток

Аудио

Применение

MPEG-1

1992

352x240x30, 352x288x25, 1.5 Мбит/с

MPEG-4

MPEG-4 кардинально отличается от принимаемых ранее стандартов. Рассмотрим наиболее интересные и полезные нововведения.

Расчет трехмерных сцен и работа с синтетическими объектами.

В состав декодера MPEG-4 как составная часть входит блок визуализации трехмерных объектов (Animation Framework extension - AFX - то, что в просторечии называют данными для трехмерного движка). Те, кто кодиро­вал видео, знают, сколько проблем доставляют титры и вообще любые накладываемые поверх фильма объекты (логотипы, заставки и т. п.). Если хо­рошо выглядит основной план - будут ...

MPEG-2

Как уже говорилось, MPEG-2 занимается сжатием оцифрованного видео при потоке данных от 3 до 10 Мбит/с. Многое в нем заимствовано из фор­мата CCIR-601. CCIR-601 представляет собой стандарт цифрового видео с размером передаваемого изображения 720x486 при 60 полукадрах в секун­ду. Строки изображения передаются с чередованием, и два полукадра со­ставляют кадр. Этот прием нередко применяют для уменьшения мерцания. Хроматические каналы (U и V в YUV) передаются размером 360x243 60 раз в секунду и также чередуются, уже между собой. Подобное деление называ­ется 4:2:2. Перевод из CCIR-601 в ...

Н.261

Стандарт Н.261 специфицирует кодирование и декодирование видеопо­тока для передачи по каналу рх64 Кбит, где р=1.. .30. В качестве канала мо­жет выступать, например, несколько телефонных линий.

Входной формат изображения - разрешения CIF или QCIF в формате YUV (CCIR 601), частота кадров от 30 fps и ниже. Используется уменьше­ние разрешения в 2 раза для компонент цветности.

В выходной поток записываются два типа кадров: INTRA - сжатые неза­висимо (соответствуют I-кадрам) и INTER - сжатые со ссылкой на преды­дущий кадр (соответствуют Р-кадрам). В передаваемом кадре не ...

Motion-JPEG

Motion-JPEG (или M-JPEG) является наиболее простым алгоритмом сжа­тия видеоданных. В нем каждый кадр сжимается независимо алгоритмом JPEG. Этот прием дает высокую скорость доступа к произвольным кадрам как в прямом, так и в обратном порядке следования. Соответственно легко реализуются плавные "перемотки" в обоих направлениях, аудиовизуальная синхронизация и, что самое главное, редактирование. Типичные операции JPEG сейчас поддерживаются на аппаратном уровне большинством видео­карт, и данный формат позволяет легко оперировать большими объемами данных при монтаже фильмов. Независимое ...

Другие пути повышения степени сжатия

Описанный выше алгоритм в целом крайне близок к большинству при­меняемых сейчас на практике алгоритмам сжатия видео. Однако новые (или хорошо забытые старые) идеи появляются ежегодно. Если для алгоритмов сжатия без потерь можно говорить о росте степени сжатия на 1 % в год (от­носительно предыдущего года) для достаточно большого тестового массива данных, то для алгоритмов сжатия видео речь обычно идет о 3-5 % прибав­ки степени сжатия для достаточно большого видеофрагмента при том же визуальном качестве.

Если, с одной стороны, повышается степень сжатия, то, с другой сторо­ны, ...

Возможности по распараллеливанию

Даже беглый взгляд на этот обобщенный алгоритм позволяет заметить, что он сравнительно легко распараллеливается. Изображение 320x288 со­держит 330 макроблоков, которые можно кодировать и декодировать неза­висимо. Каждый макроблок, в свою очередь, содержит 6 блоков данных для ДКП. Распараллелить ДКП очень важно, так как, не считая поиска векторов смещения, это самая медленная операция. Заметим также, что остальные преобразования легко конвейеризуются. В результате мы получаем парал­лельно-конвейерную схему обработки потока видеоданных.

Достаточно заманчиво выглядит возможность ...