MPEG dan aplikasinya. seni video

BUKU DAN ARTIKEL
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / seni video

MPEG dan aplikasinya

seni video

Konsep

Data video, mengikut sifatnya, adalah sangat besar dalam volum. Pakar dalam bidang ini telah mengusahakan tugas memampatkan video secekap mungkin selama bertahun-tahun. Pada permulaan milenium ketiga, disebabkan keperluan mendesak untuk menghantar jumlah video yang besar melalui pelbagai rangkaian, tugas kaedah pengekodan video yang optimum dari segi nisbah kualiti/volum menjadi lebih mendesak.

Konsep pemampatan video dalam MPEG adalah sangat mudah - tentukan maklumat dalam strim yang diulang sekurang-kurangnya untuk beberapa tempoh masa dan ambil langkah untuk mengelakkan pertindihan maklumat ini. Kelebihan pengekodan MPEG yang paling berharga, yang sangat mudah untuk penghantaran melalui pelbagai rangkaian, adalah keupayaan untuk melaraskan kualiti imej secara fleksibel bergantung pada lebar jalur rangkaian. Ini menjadikan MPEG-2 sebagai standard de facto untuk menerima/menghantar televisyen digital melalui pelbagai rangkaian.

Malangnya, tiada cara untuk menilai dengan jelas kualiti pengekodan menggunakan instrumen dan ukuran tertentu. Satu-satunya kriteria di sini ialah orang itu dan bagaimana dia akan melihat maklumat yang dimampatkan. Oleh itu, peraturan untuk pemampatan video semasa pengekodan MPEG telah dibangunkan berdasarkan model persepsi manusia terhadap imej video (HVS - Human Visual Sense).

Lebihan imej mengikut HVS ditentukan oleh tiga kriteria utama:

Butiran imej tidak dapat dilihat oleh mata manusia - kawasan kosong menegak dan mendatar. Mengalih keluar maklumat ini tidak mempunyai kesan pada imej sama sekali.
Lebihan statistik. Ia dibahagikan kepada spatial dan temporal. Lebihan ruang merujuk kepada kawasan imej di mana piksel bersebelahan hampir sama. Di bawah sementara - serpihan imej yang tidak berubah dari semasa ke semasa.
Lebihan dalam warna dan kecerahan - dikira berdasarkan sensitiviti terhad seseorang kepada perubahan kecil dalam warna dan kecerahan butiran imej.

Bagaimana ia dilaksanakan

Untuk kemudahan pengekodan data video, keseluruhan aliran video dibahagikan kepada kumpulan yang dipanggil GOP (Group of Pictures). Kumpulan sedemikian disusun seperti berikut:

MPEG dan aplikasinya

Di sini:

I - Bingkai intra, yang biasanya dipanggil bingkai rujukan dan mengandungi semua maklumat tentang imej. Pada dasarnya, tidak boleh ada jujukan MPEG tanpa bingkai ini. Apabila memampatkan bingkai I, hanya redundansi spatial dikeluarkan. Dari bingkai inilah penyahkodan imej dalam jujukan bermula.

P - Bingkai ramalan. Bingkai "Diramalkan", pembentukannya menggunakan kaedah meramalkan imej pada bingkai seterusnya, dengan mengambil kira pampasan gerakan daripada bingkai I atau P terakhir sebelum bingkai itu dibentuk. Bingkai P juga berfungsi untuk ramalan imej selanjutnya. Bingkai P dicipta menggunakan pemampatan antara bingkai, yang mengurangkan kedua-dua lebihan spatial dan temporal. Imej bingkai P ditolak daripada imej seterusnya dan perbezaan ini dikodkan dan ditambah pada data termampat bersama-sama dengan vektor gerakan.

B - bingkai dwiarah, "dwiarah". Mereka dinamakan sedemikian kerana mereka menyimpan maklumat yang paling relevan daripada bingkai I dan P di sekeliling. Bingkai B mempunyai tahap pemampatan tertinggi, tetapi memerlukan imej sebelumnya dan seterusnya untuk mengimbangi pergerakan objek dalam imej.

Struktur aliran MPEG ini biasanya digambarkan sebagai pecahan M/N, yang mana M menunjukkan jumlah bilangan bingkai dalam GOP, dan N menunjukkan bingkai P seterusnya selepas bingkai sebelumnya. Oleh itu, urutan GOP yang ditunjukkan dalam rajah di atas boleh ditulis sebagai 12/3.

Strim data MPEG sebenar terdiri daripada 6 tahap hierarki:

Blok - data kecerahan dan warna untuk blok 8x8 imej. Blok dianalisis oleh nilai Y (pencahayaan), CB dan CR (perbezaan warna).
Macroblock - seperti namanya, terdiri daripada 4 blok mudah dalam tetingkap 16x16 piksel, masing-masing. Dalam format 4:2:0, sekatan makro mengandungi 4 blok data kecerahan Y dan setiap satu daripada CB dan CR.
Lapisan - mengandungi beberapa blok makro bersebelahan.
Bingkai - terdiri daripada sekumpulan lapisan yang mengandungi imej, yang, seterusnya, boleh sama ada I, P atau B.
Kumpulan Gambar (aka GOP) - mengandungi urutan bingkai. Boleh termasuk sehingga 15 bingkai dan mesti bermula dengan bingkai I.
Jujukan video - mesti mengandungi sekurang-kurangnya satu GOP, serta tajuk pada permulaan jujukan dan penghujung kod jujukan.

Tahap dan profil MPEG

Profil MPEG ialah subset daripada struktur aliran bit video termampat. Dalam subset sedemikian, sebaran luas parameter strim dan, oleh itu, pengekod dan penyahkod untuknya adalah mungkin.

Tahap merujuk kepada beberapa sekatan yang digunakan pada parameter strim MPEG, contohnya, resolusi imej output, kadar bingkai, dsb.

Jadual di bawah menggambarkan had maksimum yang dikenakan pada tahap dan profil MPEG:

Jadual ini diperlukan, pertama sekali, untuk memahami sebutan yang sering ditemui bagi format rekod tertentu atau perihalan keupayaan mana-mana pengekod. Contohnya, beginilah cara rakaman dalam format MPEG boleh dicirikan:

** Sebenarnya, lebih tepat untuk menulis di sini: PAL ialah nama standard televisyen analog di mana filem video asal dicipta. Sebenarnya, filem MPEG tidak boleh dikaitkan dengan mana-mana sistem televisyen berwarna, kerana bingkai dalam MPEG hanyalah perwakilan digital bagi imej analog sebelum ini dan tiada kaitan walaupun dengan sumber sistem televisyen untuk filem asal.

Penggunaan praktikal

Pembaca yang cerewet akan bertanya: bagaimanakah maklumat ini akan membantu saya dalam kerja saya? Bagi mereka yang tidak bekerja dengan video, sudah tentu, maklumat ini mungkin tidak banyak digunakan, tetapi bagi orang lain ia boleh membantu dalam kerja amali mereka. Ramai pengguna yang mula bekerja dengan kamera video DV dan program penyuntingan video bukan linear mula memikirkan cara untuk mengekalkan ciptaan mereka, jika tidak selama berabad-abad, maka sekurang-kurangnya untuk beberapa dekad akan datang. Anehnya, kebanyakan penyunting video DV permulaan, belum mengetahui MPEG secara menyeluruh, merancang untuk menyimpan projek mereka pada cakera CD dalam format MPEG, tanpa menyedari betapa sukarnya tugas ini diselesaikan jika pengguna ingin mengekalkan kualiti DV asal filem dalam versi MPEG. Jadi, soalan yang paling kerap ditanya mengenai topik ini:

Mengapakah saya, selepas menyimpan filem saya dalam format MPEG-2, melihat bahawa kualitinya telah merosot dengan ketara?

Terdapat beberapa sebab di sini:

Imej yang telah dimampatkan dan dimampatkan dimuat turun daripada kamera video digital ke komputer. DV pada asasnya ialah kes khas pemampatan JPEG - ia adalah aliran yang terdiri daripada bingkai JPEG yang dimampatkan menggunakan algoritma JPEG yang diubah suai sedikit. Daripada idea (tetapi bukan prinsip pemampatan) MPEG dalam DV hanya menggunakan fakta bahawa apabila memampatkan dalam DV, maklumat daripada dua medan satu bingkai diambil kira - yang dipanggil pemampatan intrafield. Oleh itu, untuk memampatkan ke dalam MPEG DV, imej dinyahmampat dahulu dan kemudian dimampatkan semula, yang tidak akan meningkatkan kualitinya.
Parameter mampatan telah ditetapkan secara salah dari segi kualiti imej.
Pengekod MPEG yang pantas tetapi tidak berkualiti tinggi digunakan.

Mengapakah kualiti imej pada cakera DVD sangat tinggi, walaupun ia juga MPEG-2 - adakah mungkin untuk mendapatkan kualiti yang serupa di rumah?

Kualiti video pada DVD benar-benar sangat tinggi. Ini dijelaskan oleh dua faktor utama - video kualiti profesional yang tidak dimampat digunakan sebagai bahan video sumber untuk mencipta versi MPEG-2 filem, dan, sebagai tambahan, pengekod perkakasan dengan kualiti pengekodan imej yang sangat tinggi digunakan untuk pengekodan dalam MPEG- 2. Kos pengekod sedemikian mencecah beberapa puluh ribu dolar AS. Oleh itu, adalah mustahil untuk mendapatkan kualiti yang sama daripada filem DV di rumah.

Apakah maksud parameter yang anda diminta untuk menentukan sebelum mengekodkan filem ke dalam format MPEG?

Terdapat banyak parameter sedemikian, tetapi kita harus memberi tumpuan kepada yang paling penting:

ID Profil dan ID Tahap - lihat jadual di atas.
Selang Bingkai - untuk memahami apa yang dimaksudkan, ia harus diambil kira bahawa selang antara bingkai I biasanya ditetapkan, yang sebenarnya bermaksud saiz GOP, serta apa bingkai P seterusnya selepas yang sebelumnya. Semakin lama selang antara bingkai I, semakin buruk kualiti imej, tetapi semakin kecil saiz fail yang dihasilkan. Di samping itu, tidak disyorkan untuk membuat selang antara bingkai I lebih daripada 15.
Anggaran Gerakan - pampasan gerakan. Parameter menentukan sejauh mana pergerakan objek akan diramalkan dengan betul dan sangat penting untuk kualiti imej output dan untuk menganggarkan masa pengekodan. Nilai yang lebih tinggi akan memberikan kualiti yang lebih baik, tetapi akan meningkatkan masa berjalan pengekod dengan ketara. Apabila menetapkan parameter ini, anda mesti memahami bahawa nilai maksimum mungkin "terlalu banyak" untuk pemproses komputer dan filem yang dikehendaki mungkin mengambil masa beberapa hari untuk dibuat.
Jujukan bingkai ialah parameter dalam banyak cara yang serupa dengan Selang Bingkai. Biasanya ia menawarkan untuk memilih jenis pengekodan - hanya bingkai I, bingkai I + P dan bingkai I, P, B, serta selang untuk bingkai P dan B. Bagi cara mengekod - kualiti terbaik, tetapi volum maksimum diperoleh dengan pengekodan hanya dalam bingkai I, kemudian, masing-masing, I + P dan I, P, B. Nilai terbukti klasik untuk nilai selang adalah P =3 dan B=2. Tegasnya, untuk DVD adalah biasa menggunakan struktur 15/3 atau IBBPBBPBBPBBPBB.
Kadar Data Video - kelajuan aliran video. Dalam kebanyakan pengekod yang direka untuk pengguna massa, ini ialah parameter utama yang berkaitan dengan pengekod sendiri yang menetapkan semua yang lain. Biasanya diukur dalam megabit sesaat. Dengan menetapkan nilai ini dan mendarabkannya dengan panjang filem dalam beberapa saat, anda boleh mendapatkan saiz jumlah fail dengan mudah.

Saya mempunyai kamera video DV dengan keupayaan merakam dalam mod imbasan progresif. Kemudian saya ingin menyimpan filem yang telah siap dalam format MPEG. Adakah saya patut merakam dengan lebih baik, dalam mod jalinan biasa atau dalam mod progresif?

Untuk MPEG-1, jawapannya jelas - penangkapan dengan imbasan progresif adalah lebih baik, jadi apabila memampatkan dalam MPEG-1, satu medan imej televisyen dibuang begitu sahaja. Untuk MPEG-2, jawapan kepada soalan ini bergantung pada cara anda merancang untuk menggunakan klip MPEG-2 yang dijana. Jika anda bercadang untuk melihatnya hanya pada komputer dan/atau tiada penyahkod perkakasan, maka lebih baik menggunakan penangkapan imbasan progresif - imej akan menjadi lebih jelas, tanpa artifak gerakan. Jika anda mempunyai penyahkod MPEG-2 perkakasan dan bercadang untuk menonton filem di TV, maka pergerakan objek yang lebih lancar dan lebih semula jadi dalam filem akan berlaku apabila merakam dalam mod biasa. Banyak pengekod MPEG-2 moden membolehkan anda memilih jenis filem sumber (progresif atau berjalin), apabila memilih berjalin, mereka menggunakan medan, dan apabila output daripada penyahkod perkakasan kepada output video, imej asal akan dipulihkan dengan yang sama. medan seperti sebelum pemampatan.

Saya ingin segera menyimpan filem dalam format MPEG dan mengeditnya di dalamnya. Adakah mungkin dan betul untuk melakukan ini?

Sudah tentu, anda boleh menyimpannya, tetapi menyunting video MPEG adalah sangat sukar dan menyusahkan. Hakikatnya ialah apabila mengedit MPEG, pemotongan serpihan tepat bingkai sebenar adalah mustahil, kerana serpihan boleh dipisahkan antara satu sama lain hanya dengan bingkai I, jika tidak, apabila bingkai rujukan dipadamkan dan bingkai yang mengikutinya disimpan, imej akan hilang kebolehbacaan. Editor video dengan sokongan MPEG membolehkan anda mengedit dengan ketepatan bingkai, tetapi anda mesti faham bahawa dengan sebarang perubahan bukan pada bingkai pertama, keseluruhan GOP akan dimampatkan semula, yang tidak akan memberi kesan positif ke atas kualiti filem. Penggunaan kesan, peralihan dan penapis juga tidak akan dapat dilakukan dengan ketepatan bingkai sebenar, yang mungkin membawa kepada ketidakmungkinan pelaksanaan idea artistik yang berkualiti tinggi. Di samping itu, pemampatan semula imej dalam kes MPEG-2 akan mengambil masa yang lebih lama berbanding DV dan akan memerlukan pemproses yang lebih berkuasa untuk ini.

Format MPEG-4 kini sangat popular di Rusia. Adakah masuk akal untuk menyimpan filem anda dalam format ini?

Format MPEG-4 pada asalnya dicipta untuk menghantar video melalui saluran berkelajuan rendah dan tidak bertujuan untuk menyimpan video. Kualiti imej MPEG-4 sudah tentu lebih teruk daripada MPEG-2, tetapi lebih baik sedikit daripada MPEG-1. Pemampatan/penyahmampatan dalam MPEG-4 memerlukan sejumlah besar masa dan tontonan CPU, apatah lagi mencipta, video dalam format MPEG-4 pada komputer dengan pemproses lebih rendah daripada Celeron II 700 adalah sangat sukar. MPEG-4 digunakan terutamanya untuk memampatkan semula filem MPEG-2 asal yang dirakam pada cakera DVD. MPEG-4 membolehkan anda merakam filem selama sejam pada CD biasa. Tidak ada gunanya menyimpan filem anda sendiri dalam format ini atas dua sebab utama:

Kualitinya jauh lebih buruk daripada yang asal.
Tiada standard untuk merakam MPEG-4 ke cakera, sama dengan standard DVD.

Pengekod MPEG manakah yang menyokong format DV dan memberikan kualiti yang baik?

Terdapat beberapa pengekod MPEG popular yang menyokong format DV:

Pengekod TMPEnc ialah program yang tidak begitu popular untuk pengekod MPEG itu sendiri, tetapi untuk alatannya untuk pemultipleksan, penyahmultipleksan dan penyambungan/pemotong fail MPEG.
Pengekod MPEG Konsep Utama ialah pengekod yang baik terbina dalam editor video popular Adobe Premiere, Ulead MSP dan Vegas Video.
Canopus ProCoder boleh dikatakan pengekod DV terbaik di luar sana.

Pengarang: Syarikat Spline; Penerbitan: pctuner.ru

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian seni video:

▪ Jalinan dan cara menanganinya

▪ Radas untuk ace (aerobatik steadicam)

▪ Penyuntingan dalam bingkai

Lihat artikel lain bahagian seni video.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Mesin untuk menipis bunga di taman 02.05.2024

Dalam pertanian moden, kemajuan teknologi sedang dibangunkan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan proses penjagaan tumbuhan. Mesin penipisan bunga Florix yang inovatif telah dipersembahkan di Itali, direka untuk mengoptimumkan peringkat penuaian. Alat ini dilengkapi dengan lengan mudah alih, membolehkan ia mudah disesuaikan dengan keperluan taman. Operator boleh melaraskan kelajuan wayar nipis dengan mengawalnya dari teksi traktor menggunakan kayu bedik. Pendekatan ini dengan ketara meningkatkan kecekapan proses penipisan bunga, memberikan kemungkinan penyesuaian individu kepada keadaan khusus taman, serta jenis dan jenis buah yang ditanam di dalamnya. Selepas menguji mesin Florix selama dua tahun pada pelbagai jenis buah, hasilnya amat memberangsangkan. Petani seperti Filiberto Montanari, yang telah menggunakan mesin Florix selama beberapa tahun, telah melaporkan pengurangan ketara dalam masa dan tenaga kerja yang diperlukan untuk menipis bunga. ...>>

Mikroskop Inframerah Lanjutan 02.05.2024

Mikroskop memainkan peranan penting dalam penyelidikan saintifik, membolehkan saintis menyelidiki struktur dan proses yang tidak dapat dilihat oleh mata. Walau bagaimanapun, pelbagai kaedah mikroskop mempunyai hadnya, dan antaranya adalah had resolusi apabila menggunakan julat inframerah. Tetapi pencapaian terkini penyelidik Jepun dari Universiti Tokyo membuka prospek baharu untuk mengkaji dunia mikro. Para saintis dari Universiti Tokyo telah melancarkan mikroskop baharu yang akan merevolusikan keupayaan mikroskop inframerah. Alat canggih ini membolehkan anda melihat struktur dalaman bakteria hidup dengan kejelasan yang menakjubkan pada skala nanometer. Biasanya, mikroskop inframerah pertengahan dihadkan oleh resolusi rendah, tetapi perkembangan terkini daripada penyelidik Jepun mengatasi batasan ini. Menurut saintis, mikroskop yang dibangunkan membolehkan mencipta imej dengan resolusi sehingga 120 nanometer, iaitu 30 kali lebih tinggi daripada resolusi mikroskop tradisional. ...>>

Perangkap udara untuk serangga 01.05.2024

Pertanian adalah salah satu sektor utama ekonomi, dan kawalan perosak adalah sebahagian daripada proses ini. Satu pasukan saintis dari Majlis Penyelidikan Pertanian India-Institut Penyelidikan Kentang Pusat (ICAR-CPRI), Shimla, telah menghasilkan penyelesaian inovatif untuk masalah ini - perangkap udara serangga berkuasa angin. Peranti ini menangani kelemahan kaedah kawalan perosak tradisional dengan menyediakan data populasi serangga masa nyata. Perangkap dikuasakan sepenuhnya oleh tenaga angin, menjadikannya penyelesaian mesra alam yang tidak memerlukan kuasa. Reka bentuknya yang unik membolehkan pemantauan kedua-dua serangga berbahaya dan bermanfaat, memberikan gambaran keseluruhan populasi di mana-mana kawasan pertanian. "Dengan menilai perosak sasaran pada masa yang tepat, kami boleh mengambil langkah yang perlu untuk mengawal kedua-dua perosak dan penyakit," kata Kapil ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Enam peraturan untuk sistem kecerdasan buatan 02.07.2016

Ketua Pegawai Eksekutif Microsoft Satya Nadella memberikan pendapatnya tentang prinsip asas membina sistem kecerdasan buatan.

Menurut pakar itu, suatu hari nanti manusia dan mesin akan bekerjasama. Dan dia percaya bahawa kerjasama ini akan membantu untuk menangani masalah manusia seperti penyakit, kemiskinan dan buta huruf. Nadella merumuskan enam prinsip yang, pada pendapatnya, akan memberikan kita masa depan yang lebih cerah.

1. Sistem kecerdasan buatan harus diwujudkan untuk membantu manusia. Sebagai contoh, mereka mesti melakukan kerja berbahaya, tetapi pada masa yang sama "menghormati autonomi orang itu."

2. Kecerdasan buatan harus difahami. Orang ramai perlu tahu cara teknologi berfungsi, peraturan yang dipatuhi, dan cara ia menganalisis dunia dengan tepat.

3. Kepintaran buatan harus meningkatkan kecekapan proses, di samping tidak memusnahkan maruah manusia. "Industri tidak seharusnya memaksakan nilai dan prinsip masa depan," tulis Nadella. Oleh itu, sistem mesti direka bentuk dengan menghormati kepelbagaian budaya, dan lebih ramai orang mesti terlibat dalam proses penciptaan mereka.

4. Kepintaran buatan mesti menjamin keselamatan data peribadi.

5. Kerja sistem kecerdasan buatan mestilah telus supaya orang ramai dapat membetulkan kemudaratan yang disebabkan oleh mesin disebabkan oleh keadaan yang tidak dijangka.

6. Kepintaran buatan mestilah tanpa prasangka. Diskriminasi tidak dibenarkan.

Pembangunan sistem kecerdasan buatan masih hanya pada peringkat awal, dan kini, pada pendapat ketua Microsoft, adalah sangat penting untuk menentukan piawaian etika yang perlu diikuti dalam kerja lanjut mengenai teknologi. Dan kemudian mesin boleh menjadi pembantu yang boleh dipercayai untuk kami.

Berita menarik lain:

▪ Hati dikeluarkan, dibaiki, dimasukkan semula

▪ Mikrofon yang diilhamkan oleh serangga

▪ Turbin Angin Luar Pesisir GE Haliade-X

▪ Laluan kitaran dengan panel solar

▪ Ringan dalam gulung

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Keselamatan pekerjaan. Pemilihan artikel

▪ Pasal tumit Achilles. Ungkapan popular

▪ artikel Mengapa Theseus dan Pirithous turun ke dunia bawah tanah? Jawapan terperinci

▪ artikel Menghadap tiler. Deskripsi kerja

▪ artikel Aplikasi peranti komunikasi wayarles Telecontrolli. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ pasal Perolakan daripada kepanasan tangan. eksperimen fizikal

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web