Улучшение отношения сигнал/шум при микшировании видео изображения, сжатого по стандарту MPEG2

Балтийский ГосударственныйТехнический Университет

«Военмех»

имени Д.Ф. Устинова

Курсовой проект

по предмету “Микропроцессорные средства”

на тему

“ Улучшение отношения сигнал/шум при микшировании видео изображения, сжатого по стандарту MPEG2.”

Отчет выполнил студент

Факультета «И»

Суханов Александр

Группа И433

Санкт-Петербург 2007

Реферат

Курсовой проект содержит 54 страниц, 33 рисунка,  1 таблицу, 8 литературных источников.

Ключевые слова: MPEG2, сжатие видео, микширование, оптимизация, программное обеспечение.

Объект работы: система микширование видеосигналов MPEG2

Цель работы: Улучшить отношение сигнал/шум при повторном кодировании видео по стандарту MPEG2.

В данной курсовой работе проводится описание оптимизации системы микширования видеосигналов, сжатых по стандарту MPEG2.

Содержание:

Курсовой проект. 4

1. Теоретическая часть. 5

1.1 Аннотация. 5

1.2 Общее описание стандарта ISO/IEC 13818-2. 5

1.3 Внутрикадровое кодирование. 6

1.4 Межкадровое кодирование. 11

1.5 Синтаксис и семантика битового потока видео. 12

Структура заголовка последовательности. 13

Дополнительные и пользовательские данные. 14

Заголовок группы кадров (GOP) 15

Заголовок кадра. 15

Дополнения кодирования кадра. 16

Дополнения матрицы квантования. 16

Дополнения отображения изображения на дисплее. 17

Дополнения масштабирования. 17

Расширения копирайта. 18

Структура данных слоя. 18

Структура данных макроблока. 18

1. 6 Процесс декодирования видео. 20

Декодирование кода переменной длины.. 20

Инверсное сканирование. 21

Инверсное квантование. 22

Обратное ДКП.. 24

Компенсация движения. 24

1.7 Выводы по теоретической части. 27

2. Практическая часть. 28

2.1 Решение задачи. 28

2.2 Накладываемые изображения. 29

2.3 Исходные видеопотоки. 30

2.4 Результаты тестирования консольного приложения. 32

2.5 Результаты тестирования DirectShow фильтров. 33

2.6 Тестирование качества микширования. 35

3. Заключение. 36

4. Список используемой литературы.. 36

5. Приложение А.. 37

Курсовой проект

Тема: Улучшение отношения сигнал/шум при микшировании видео изображения, сжатого по стандарту MPEG2

Цель: Улучшить отношение сигнал/шум при повторном кодировании видео по стандарту MPEG2.

Описание задачи: Системы микширования видеосигналов для аналогового телевидения реализованы и существуют достаточно давно. На первый взгляд, при переходе на цифровое телевидение, не должно возникнуть проблем, и схема, представленная на рисунке 1 ниже будет работоспособной и удовлетворять потребностям.

Рис. 1

1. Выполняется полное декодирование изображения.
2. На декодированное изображение накладывается дополнительная информация (изображение).
3. Полученное изображение кодируется заново.

После реализации данной схемы обнаружились ее недостатки, связанные с тем, что:

• Кодирование и декодирование видеоданных является ресурсоемкой задачей.

Первая версия работала в режиме реального времени на серверной платформе

Intel DualXeon (2 процессора Intel Pentium IV 3.0 GHz) при разрешении 720x576.

• Кодирование вносит искажение в исходный сигнал, что заметно ухудшает качество при повторном сжатии.

Требуется улучшить показатели системы микширования:

1. Оптимизировать микширование по скорости.
2. Свести к минимуму искажения при микшировании.

1. Теоретическая часть

1.1 Аннотация

В настоящем подразделе выполнено подробное описание порядка кодирования графической информации в стандарте MPEG-2. При этом проведен анализ возможных механизмов записи дополнительной информации в графическую информацию файлов, сжимаемых в соответствии со стандартом. В качестве основного источника сведений взят текст стандарта ISO/IEC 13818-2. Как это общепринято, в тексте стандарта описан декодер, а реализация кодера может быть выбрана разработчиками.

1.2 Общее описание стандарта ISO/IEC 13818-2

Для удовлетворения требованиям со стороны разнообразных приложений в стандарте MPEG-2 используются понятия профилей, определяющих алгоритмы кодирования, и уровней, определяющих разрешение, частоту кадров, скорость битового потока и т.д. Например, сочетание при кодировании главного профиля и главного уровня может быть применено в обычном телевидении, а главного профиля и высокого уровня – в телевидении высокой четкости.

Всего в стандарте предусмотрено использование четырех уровней.

Низкий уровень – разрешение до 352х288 (CIF), частота кадров до 30 в секунду, максимальная скорость битового потока – до 4 Мбит/сек.

Главный уровень – разрешение до 720х576 (4CIF), частота кадров до 30 в секунду, скорость – 15-20 Мбит/сек. Качество соответствует студийному телевидению.

Высокий уровень (1440) – разрешение 1440х1088 (16CIF), до 60 кадров в секунду, скорость 60-80 Мбит/сек.

Высокий уровень – разрешение 1920х1088, до 60 кадров в секунду, скорость 80-100 Мбит/сек.

В стандарте описано шесть профилей, определяющих используемые алгоритмы.

1.  Простой – без использования В-кадров (что такое В-кадры – будет описано позднее). Этот профиль ориентирован на программную реализацию и, возможно, кабельное телевидение. В нем используется компенсация движения и гибридное дискретное косинусное преобразование (ДКП).