Программирование мультимедиа-систем - 78 стр.

                                    - 78 -


    На сегодняшний день повсеместно распространенным является стан-
дарт MPEG сжатия видеоинформации. Термин MPEG является аббревиа-
турой Moving Picture Expert Group – название международной экспертной
группы, действующая в направлении разработки стандартов кодирования и
сжатия видео- и аудио- данных. MPEG состоит из трех частей: Audio,
Video и System (объединение и синхронизация двух других).
   Алгоритм MPEG-компрессии принципиально ориентирован на обработ-
ку последовательностей кадров и использует высокую избыточность ин-
формации в изображениях, разделенных малым временным интервалом.
Между смежными изображениями обычно меняется только малая часть
сцены – например, происходит плавное смещение небольшого объекта на
фоне фиксированного заднего плана. В этом случае полную информацию о
сцене достаточно сохранять только выборочно - для опорных изображе-
ний. Для остальных изображений достаточно передавать только разност-
ную информацию: о положении объекта, направлении и величине смеще-
ния, о новых элементах фона (открывающихся за объектом по мере его
движения). Эти разности можно формировать не только по сравнению с
предыдущими изображениями, но и с последующими (поскольку именно в
них по мере движения объекта открывается часть фона, ранее скрытая за
объектом). Таким образом, в MPEG-кодировке принципиально формиру-
ются три типа кадров: I (Intra), выполняющие роль опорных и сохраняю-
щие полный объем информации о структуре изображения; P (Predictive),
несущие информацию об изменениях в структуре изображения по сравне-
нию с предыдущим кадром (типов I или P); B (Bi-directional), сохраняющие
только самую существенную часть информацию об отличиях от предыду-
щего и последующего изображений (только I или P). Последовательности
I-, P- и B-кадров объединяются в фиксированные по длине и структуре
группы кадров - GOP (Group of Pictures). Каждая GOP обязательно начи-
нается с I-кадра и с определенной периодичностью содержит P-кадры. Ее
структуру описывают как M/N, где M – общее число кадров в группе, а N –
интервал между P-кадрами. Так, типичная для Video CD и DVD IPB груп-
па 15/3 имеет следующий вид: IBBPBBPBBPBBPBB. Здесь каждый B-кадр
восстанавливается по окружающим его P-кадрам (в начале и конце группы
- по I и Р), а в свою очередь каждый Р-кадр – по предыдущему Р- (или I)
кадру. В то же время I-кадры самодостаточны и могут быть восстановлены
независимо от других, однако являются опорными для всех P и тем более
B- кадров группы. Соответственно у I наименьшая степень компрессии, у
В - наибольшая. Установлено, что по размеру типичный Р-кадр составляет
1/3 от I, а B – 1/8 часть. В результате MPEG последовательность IPPP (GOP
4/1) обеспечивает 2-кратное уменьшение требуемого потока данных (при
том же качестве) по сравнению с последовательностью только из I кадров,
а использование GOP 15/3 позволяет достичь 4-кратного сжатия.