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.
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.
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.
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).
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.