ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
В группе при СМТТ (совместный комитет при СС1ТТ и CCIRInterna-
tional Consultative Committee on bRoadcasting) работы были направлены на передачу оцифрованного видео по
выделенным каналам с высокой про-
пускной способностью и радиолиниям. Соответствующие стандарты Н21 и Н22 ориентированы на 34 и 45
Мбит/с, и сигнал передаётся с очень высоким качеством.
MPEG-4 изначально был задуман как стандарт для работы со сверхнизкими потоками. Однако в процессе
довольно долгой подготовки стандарт претерпел совершенно революционные изменения, и сейчас собственно
сжатие с низким потоком входит в него как одна составная часть, причём достаточно небольшая по размеру. На-
пример, сам формат сегодня включает в себя такие вещи, как синтез речи, рендеринг изображений и описания
параметров визуализации лица на стороне программы просмотра.
Разработка MPEG-7 была начата в 1996 году. Собственно к алго-
ритмам сжатия видео этот стандарт имеет ещё меньшее отношение, чем MPEG-4, поскольку его основная зада-
ча заключается в описании контента и управлении им. Описание MPEG-7 выходит за рамки это книги.
Параллельно всё это время существовали форматы Motioh-JPEG и недавно появившийся Motion-JPEG
2000, предназначенные в основном для удобства обработки сжатого видео. Рассмотрим основные стандарты и
лежащие в их основе алгоритмы.
6.3.2.1. Описание алгоритма компрессии видеоданных
Технология сжатия видео в MPEG распадается на две части: уменьшение избыточности видеоинформации
во временном измерении, основанное на том, что соседние кадры, как правило, отличаются несильно, и сжатие
отдельных изображений. Для того чтобы удовлетворить противоречивым требованиям и увеличить гибкость
алгоритма, рассматривается
четыре типа кадров:
– I-кадры, сжатые независимо от других кадров (I-Intra pictures);
– Р-кадры, сжатые с использованием ссылки на одно изображение (Р-Predicted);
– В-кадры, сжатые с использованием ссылки на два изображения (В-Bidirection);
– DC-кадры, независимо сжатые с большой потерей качества (используются только при быстром поис-
ке).
I-кадры обеспечивают возможность произвольного доступа к любому кадру, являясь своеобразными вход-
ными точками в поток данных для декодера. Р-кадры используют при архивации ссылку на один I- или Р-кадр,
повышая тем самым степень сжатия фильма в целом. В-кадры, используя ссылки на два кадра, находящиеся
впереди и позади, обеспечивают наивысшую степень сжатия. Сами в качестве ссылки использоваться не могут.
Частота I-кадров выбирается в зависимости от требований на время произвольного доступа и надежности
потока при передаче через канал с ошибками. Соотношение Р- и В-кадров подбирается, исходя из требований к
величине компрессии и ограничений декодеру. Как правило, декодирование В-кадров требует больше вычисли-
тельных мощностей, однако позволяет повысить степень сжатия. Именно варьирование частоты кадров разных
типов обеспечивает алгоритму необходимую гибкость и возможность расширения. Понятно, что для того, что-
бы распаковать В-кадр, мы должны уже распаковать те кадры, на которые он ссылается.
Одним из основных понятий при сжатии нескольких изображений является понятие макроблока. При сжа-
тии кадр из цветового пространства RGB переводится в цветовое пространство YUV. Каждая из плоскостей
сжимаемого изображения (Y, U, V) разделяется на блоки 8 × 8, с которыми работает ДКП. Причем плоскости U
и V, соответствующие компоненте цветности, берутся с разрешением в 2 раза меньшим (по вертикали и гори-
зонтали), чем исходное изображение. Таким образом, сразу получаем сжатие в 2 раза, пользуясь тем, что глаз
человека хуже различает цвет отдельной точки изображения, чем её яркость. Блоки 8×8 группируются в макро-
блоки. Макроблок – это группа из четырёх соседних блоков в плоскости яркостной компоненты Y (матрица
пикселов 16×16 элементов) и два соответствующих им по расположению блока из плоскостей цветности U и V.
Таким образом, кадр разбивается на независимые единицы, несущие полную информацию о части изображе-
ния. При этом размер изображения должен быть кратен 16. Отдельные макроблоки сжимаются независимо, т.е.
в В-кадрах можно сжать макроблок конкретный как I-блок, Р-блок со ссылкой на предыдущий кадр, Р-блок со
ссылкой на последующий кадр и, наконец, как В-блок.
Алгоритм сжатия отдельных кадров в MPEG похож на соответствующий алгоритм для статических изо-
бражений – JPEG. В целом весь конвейер преобразований можно представить так:
1. Подготовка макроблоков. Для каждого макроблока определяется, каким образом он будет сжат. В I-
кадрах все макроблоки сжимаются независимо. В Р-кадрах блок либо сжимается независимо, либо представля-
ет собой разность с одном из макроблоков в предыдущем опорном кадре, на который ссылается Р-кадр.
2. Перевод макроблока в цветовое пространство YUV. Получение нужного количества матриц 8 × 8.
3. Для Р- и В-блоков производится вычисление разности с соответствующим макроблоком в опорном
кадре.
4. ДКП.
5. Квантование.
6. Зигзаг-сканирование.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- …
- следующая ›
- последняя »
