Техно
32 subscribers

Технология сжатия видео

Технология сжатия видео — это технология, которая позволяет записывать видео таким образом, чтобы оно занимало меньше места в памяти и немного отличалось от оригинала при воспроизведении.

Google картинки
Google картинки

Сокращение объема данных, сжатие данных возможно, поскольку изображение содержит одинаковую информацию.

Сжатие — это процесс уменьшения количества бит, используемых для кодирования отдельных элементов изображения.

В цифровом телевидении параметры цифрового видеосигнала со сжатием и без сжатия приведены в рекомендации ITU-R BT.601.

В радиовещании передача с меньшей скоростью требует меньше полосы пропускания, а передача с меньшей мощностью. Запись сигналов, используя сжатие, уменьшает требуемую емкость носителя информации, и она прямо пропорциональна размеру сжатия. Для архивных целей, что значительно сокращает занимаемую площадь и стоимость архива.

Технологии уменьшения размера видео в основном сводятся к сжатию отдельных кадров контента и техники написания изменений и различий между кадрами.

Видео обычно состоит из трех типов кадров:

  • I-кадры (внутрикадры)
  • P-кадры (прогнозируемые-кадры)
  • B-кадры (двунаправленные-кадры)

Разница между разными типами кадров заключается только в режиме записи и режиме чтения (интерпретация). Во время воспроизведения каждый кадр отображается как обычное изображение независимо от техники записи видеоформата.

Внутрикадровое или пространственное сжатие — это техника сжатия видео для уменьшения размера отдельных кадров.

Интерфреймовая или временная компрессия — это технология сжатия видео, позволяющая уменьшить размер аналогичных серий кадров.

Развитие цифровых телекоммуникаций позволяет использовать телевидение высокой четкости (HDTV) помимо телевидения стандартной четкости (SDTV).

HDTV — это технология, которая обеспечивает значительно более высокое качество изображения и звука, чем традиционные технологии отображения аналоговые PAL, NTSC, SECAM, SDTV и цифровые.

google картинки
google картинки

Поскольку разрешение выше, изображение более резкое, менее размытое и контент ближе к реальности. HDTV предлагает более плавное движение, детализированные и яркие цвета, и есть очень качественный многоканальный звук, который делает просмотр еще лучше. показывает основные характеристики основных стандартов цифрового телевидения.

HDTV предлагает два качественных сигнала:

  • 720 и 1080 являются основными тегами, которые можно добавить к букве "i" или букве "p", что означает способ рисования изображения i = чересстрочная разводка - рисует каждую другую линию p = последовательная разводка - рисует линию за линией.
  • Высота" изображения - 720 и 1080 пикселей
  • ширина - 1280 или 1920 пикселей

Например, рядом с тегом указывается количество изображений в секунду. Разрешение 720p50 означает разрешение 1280 × 720, прогрессивно рендеринг изображений и 50 кадров в секунду. Без сжатия цифровой видеосигнал содержал бы огромное количество данных.

Например, стандартный цифровой видеосигнал по стандартам CCIR имеет 25 кадров в секунду, разрешение 720 × 576 пикселей, а каждый пиксель представлен 24 битами (3 бита для каждого компонента цвета). Для передачи несжатых видеосигналов требуется пропускная способность канала 216 Мбит/с.

Google картинки
Google картинки

Для сигнала HDTV видео высокой четкости требуется в шесть раз большая пропускная способность канала - около 1,5 Гбит/с. В мультимедийных системах проблемы возникают во время хранения цифрового видеосигнала.

Поэтому для сжатия видеосигналов используются различные алгоритмы. Коэффициент сжатия зависит от используемого алгоритма сжатия (MPEG-2, MPEG-4.) и может быть различным. Требуемая скорость передачи данных для стандарта MPEG-2 составляет около 20 Мбит/с, а для SDTV разрешение 720 × 576, линия - около 4 Мбит/с.

Если мы используем стандарт MPEG-4, то при одинаковом качестве сигнала требуется вдвое меньший уровень.

Европейские вещатели в основном используют стандарт MPEG-2, хотя в последнее время стандарт MPEG-4 все чаще используется телевидение сверхвысокой четкости (UHDTV), которое включает 4K UHDTV (2160p) и 8K UHDTV (4320p), которые представляют два цифровых формата видео. Минимальное разрешение этого формата 3840 × 2160 пикселей.

Программа цифрового телевидения состоит из трех компонентов:

  • Видео
  • Аудио
  • Сервисные данные.

Служебная информация, содержащая дополнительную информацию, такую как телетекст и специфическую сетевую информацию, в том числе электронную программу передач (EPG), генерируется в цифровом виде и не требует кодирования.

Датчики сжимают данные, удаляя ненужные или избыточные части изображения и звуковых сигналов и выполняя операцию уменьшения, чтобы создать отдельные пакеты видео и аудио элементарных потоков.

В 1990 году, в связи с необходимостью хранения и воспроизведения движущихся изображений и звука в цифровом формате для мультимедийных приложений на различных платформах, ISO создала группу под названием Motion Picture Experts Group (MPEG).

Google картинки
Google картинки

Для обеспечения возможности объединения оборудования различных производителей устанавливаются стандарты сжатия и передачи видеосигналов.

Среди них наиболее известны H.261, H.263 и H.264 для передачи видеоконференций, видеотелефона и распространения цифровых материалов через Интернет, а также стандарты MPEG (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21), которые предназначены для стандартизации мультимедийных систем и цифрового телевидения.