Лекции - Технологии Мультимедиа, страница 20

Такие программы обычно используютвидео в окне, и для них не требуется оцифровывать целый кадрСжатие обычное (в режиме реального времени). Термин real - time (реальное время)имеет много толкований. Применительно к сжатию данных используется его прямое значение, т. е. работа в реальном времени. Многие системы оцифровывают видео и одновременносжимают его, иногда параллельно совершая и обратный процесс декомпрессии и воспроизведения.

Для качественного выполнения этих операций требуются очень мощные специальные процессоры, поэтому большинство плат ввода/вывода видео для PC бытового класса неспособны оперировать с полнометражным видео и часто пропускают кадры. Недостаточнаячастота кадров является одной из основных проблем дл видео на PC.

При производительности ниже 24 кадров/с видео перестает быть плавным, что нарушает комфортность восприятия. К тому же, пропущенные кадры могут содержать необходимые данные по синхронизации звука и изображения.Симметричное и асимметричное сжатие. Этот показатель связан с соотношением способов сжатия и декомпрессии видео.

Симметричное сжатие предполагает возможность проиграть видеофрагмент с разрешением 640 на 480 при скорости в 30 кадров/с, если оцифровкаи запись его выполнялась с теми же параметрами. Асимметричное сжатие - это процесс об-97работки одной секунды видео за значительно большее время. Степень асимметричности сжатия обычно задается в виде отношения. Так цифры 150:1 означают, что сжатие одной минуты видео занимает примерно 150 минут реального времени. Асимметричное сжатие обычноболее удобно и эффективно для достижении качественного видео и оптимизации скоростиего воспроизведения.

К сожалению, при этом кодирование полнометражного ролика можетзанять слишком много времени, вот почему подобный процесс выполняют специализированные компании, куда отсылают исходный материал на кодирование (что увеличивает материальные и временные расходы на проект).Сжатие с потерей или без потери качества. Как мы уже говорили, чем выше коэффициент сжатия, тем больше страдает качество видео. Все методы сжатия приводят к некоторой потере качества. Даже если это не заметно на глаз, всегда есть разница между исходными сжатым материалом.

Пока существует всего один алгоритм (разновидность Motion-JPEGдля формата Kodak Photo CD), который выполняет сжатие без потерь, однако он оптимизирован только для фотоизображений и работает с коэффициентом 2:1.Сжатие видеопотока или покадровое сжатие. Это, возможно, наиболее обсуждаемыйсегодня вид сжатия. Покадровый метод подразумевает сжатие и хранение каждого видеокадра как отдельного изображения. Сжатие видеопотока основано на следующей идее: несмотряна то, что изображение все врем претерпевает изменения, задний план в большинстве видеосцен остается постоянным - отличный повод для соответствующей обработки и сжатияизображения. Создается исходный кадр, каждый следующий сравнивается с предыдущим ипоследующим изображениями, а фиксируется лишь разница между ними.

Этот метод позволяет существенно повысить коэффициент сжатия, практически сохранив при этом исходноекачество. Однако в этом случае могут возникнуть трудности с покадровым монтажом видеоматериала, закодированного подобным образом.Коэффициент сжатия. Этот показатель особенно важен для профессионалов, работающих с цифровым видео на компьютерах. Коэффициент сжатия - это цифровое выражениесоотношения между объемом сжатого и исходного видеоматериала. Для примера, коэффициент 200:1 означает, что если принять объем полученного после компрессии ролика за единицу, то исходный оригинал занимал объем в 200 раз больший.

Обычно, чем выше коэффициент сжатия, тем хуже качество видео. Но многое, конечно, зависит от используемого алгоритма. Для MPEG сейчас стандартом считается соотношение 200:1, при этом сохраняетсянеплохое качество видео. Различные варианты Motion- JPEG работают с коэффициентами от5:1 до 100:1, хотя даже при уровне в 20:1 уже трудно добиться нормального качества изображения. Кроме того, качество видео зависит не только от алгоритма сжатия (MPEG или Motion-JPEG), но и от параметров цифровой видеоплаты, конфигурации компьютера и даже от98программного обеспечения (к этим вопросам мы вернемс чуть позже в сравнительном обзоревидеоплат).AVI (Audio Video Interleave).Разработанный фирмой Microsoft метод сжатия, записи и воспроизведения движущихизображений (Live Video) и звука на компьютере с использованием только программныхсредств.

Файлы, созданные с использованием этого метода, имеют расширение AVI.AVI может иметь или не иметь звуковые дорожки. При создании AVI файлов, включающих звуковое сопровождение, важным является правильная синхронизация звука с видеоизображением. Для этого используется технология чередования видеокадров и звука, которой, собственно, и определяется аббревиатура AVI (Audio Video Interleaved). Разные потипу видео и аудиоданные записываются в один файл на диске следующим образом: все информационные потоки разбиваются на множество равных частей (chunks) и затем записываются в один файл друг за другом по очередиMicrosoft Video for Windows использует четыре основных кодека для сжатия AVIфайлов цифрового видео - Microsoft Video 1, RLE compression, Cinepak Codec by SuperMatchи Intel Indeo Video R3.2 (INDEO - INtel viDEO).Кодек Microsoft Video 1 предназначен для сжатия реалистических видеофрагментов ирассчитан на разрешение цвета не более, чем 16 бит.Кодек RLE compression (run-length encoding) предназначен для сжатия в AVI анимаций.Cinepak Codec by SuperMatch и Intel Indeo Video R3.2 используют 24-битное разрешение цвета и имеют достаточно большую степень сжатия - порядка 10:1.QuickTime.QuickTime - стандарт, архитектура программного обеспечения, которая позволяет создавать, объединять и публиковать все типы цифровых мультимедиа данных.

ИспользуяQuickTime, программные приложения могут легко работать с широким кругом форматовфайлов и кодеков. QuickTime включает три основополагающих элемента - QuickTime видеоформат (Movie file format), слой абстрактного носителя (Media Abstraction Layer) и богатыйнабор встроенных медиа - служб. QuickTime видеоформат хорош тем, что он платформеннонезависим, открыт для расширения. В связи с названными преимуществами, поддерживаетсямногими производителями. QuickTime видео также поддерживается на платформе Windows.QuickTime слой абстрактного носителя определяет исчерпывающий набор сервисных функций покрывающих все аспекты создания, редактирования и воспроизведения цифрового материала.Среди них:99синхронизация по времени;компрессия и декомпрессия аудио - и видеоданных;преобразование форматов, масштабирование, смешивание и транскодирование;аудио - и видеоэффекты и переходы;синхронизация чтения и записи;захват данных;импорт и экспорт данных.QuickTime поддерживает широкий набор типов мультимедиа данных (видео, аудио,текст, временной код, музыкальный MIDI - интерфейс, спрайты, анимацию и др.).Формат QuickTime имеет несколько отличных друг от друга кодеков - Video,Animation, Cinepak, Graphics, Photo-JPEG и другие.

Наиболее качественными являются кодеки Cinepak и Video.Далее речь пойдет об основах одного из наиболее продвинутых стандартов, разработанного международным комитетом Motion Pictures Expert Group (сокращенно - MPEG) ипринятого в окончательной редакции ISO 11172-2 только в 1993г. Хотя MPEG-стандартопределяет правила кодирования и декодирования цифровых потоков как изображений, так исвязанного с ними звука, в этом материале мы остановимся только на видео.В отличии от AVI-формата, который обычно использует алгоритмы сжатия Motion JPEG, MPEG - файлы занимают значительно меньше места.

Здесь есть свои проблемы: вопервых MPEG, в отличии от AVI очень тяжело редактировать и до последнего времени небыло соответствующих редакторов; во-вторых, цена систем для оцифровки MPEG нескольковыше, чем на обычные платы ввода видео.Обзор технологий и алгоритмов сжатия видео.Векторная квантизация (Vector Quantization,VQ) . Компрессорами, использующимитехнологию VQ, являются Indeo 3.2 и Cinepac. Оба они применяют цветовую схему YUV.Процесс кодирования очень трудоемок и практически неосуществим без специального дополнительного оборудования. Процесс декодирования очень быстр.