Основные проблемы при передаче видеопотоков. Когерентность областей изображения (малое локальное изменение цвета)

•  Основные проблемы при передаче видеопотоков:

•  Несжатые данные занимают очень много места:

•  видео 720 Х 576 пикселов 25 кадров в секунду при RGB

•  кодировании 24 бита  и прогрессивной развертке требует потока

•  240 Мбит/c (1.8ГБ в минуту). При этом на DVD диск

4.7 Гбайт

•  поместится всего 2.5 мин.

•  Т.о. для того чтобы поместить на DVD фильм длительностью

•  100 минут требуется сжать поток данных примерно в 35 раз.

При сжатии видеопотоков используется:

1.  Когерентность областей изображения (малое локальное изменение цвета)

2.  Избыточность цветоразностных схем (большая важность яркости  для восприятия) 3. Малые различия между кадрами

Для устранения избыточности используется:

1.  Пространственное сжатие на основе дискретного Косинусного преобразования (DCT) и вейвлет-преобразования (ВПР)

2.  Временное сжатие на основе разностного  кодирования по кадрам

3.  Преобразование цветоразностных схем RGB -> YCrCb.

•  Видепоток характеризуется:

•  1) разрешение

•  2) частота кадров (fps)

•  3) система представления цвета.

•  Например PAL: 720 х 576, 25 fps, RGB;

•  SECAM: 640 x 480, 25 fps, RGB.

I – кадры сжимаются независимо

Р – кадры сжимаются на основе предсказания на одно изображение

B – кадры сжимаются на основе предсказания от двух изображений

•  Для увеличения коэффициента сжатия необходимо увеличить «однородность» разностного кадра. Для этого применяют методы компенсации движения

•  Необходимо найти как и куда сдвинулись точки изображения

•  Для каждого блока рассматриваем возможный вектор сдвига и

•  рассчитываем расстояние между блоками

•  Если интерпретировать расстояние как высоту, то необходимо найти самую глубокую точку за минимальное количество замеров

Спиральный поиск

алгоритм аналогичен jpeg – сжатию. Предварительно кадр разбивается на блоки 8х8

алгоритм аналогичен jpeg2000 – сжатию.

Максимальные значения ограничений, накладываемых на уровни и профили MPEG

Профиль/ уровень	Простой I, P 4:2:0 (Simple Profile)	Основной I, P, B 4:2:0 (Main Profil e)	I, P, B 4:2:2	I, P, B 4:2:0 (SNR Scalable Profile)	Пространст венный I, P, B 4:2:0 (Spatially Scalable Profile)	Высокий I, P, B 4:2:0 или 4:2:2 (High Profile)
Самый высокий (High Level)		1920x1152 80 Mbit/s				1920x1152 100 Mbit/s
Высокий (High 1440 Level)		1440x1152 60 Mbit/s			1440x1152 60 Mbit/s	1440x1152 80 Mbit/s
Основной (Main Level)	720x576 15 Mbit/s	720x576 15 Mbit/s	720x608 50 Mbit/s	720x576 15 Mbit/s		720x608 20 Mbit/s
Низкий (Low Level)		352x288 4 Mbit/s		352x288 4 Mbit/s		26

Запись в формате MPEG-1

Название	Обозначение	Что есть что:
Standard	PAL	**Система телевидения
Resolution	720*576	Разрешение изображения
Profile and level	MP@ML	Main Profile и Main Level
Frame rate	25	Частота кадров
Bitrate	around 5 Mbit avg	Скорость потока 5 Mbit
GOP structure	IBBPBBPBBPBB	Структура GOP

MPEG-2: Свойства

MPEG-2: отличия от MPEG-1

Профили и уровни

				A
				B
				C				D
				E	F		G
		D		H
E	F H I			I
G				J
				K	L
				M
				N
				O		P
				Q

Структура слоя: а) произвольная; б) фиксированная

0 1 2 3

4 5

0 1 4 5 0 1 4 8 5 9 2 3 6 7 2 3 6 10 7 11

Y                   Cb                   Cr                   Y                  Cb                 Cr             Y                 Cb Cr

(а)                                                     (б)                        (в)

Структура макроблока для различных форматов дискретизации цвета: а) 4:2:0;

б) 4:2:2; в) 4:4:4

Структура макроблока яркостной компоненты при применении ДКП к кадру

Структура макроблока яркостной компоненты при применении ДКП к полю