Главная | Обратная связь

Понятие видеокодека. Блок схема кодера. Принцип работы.

Для сжатия цифрового видео необходимо иметь две дополняющие друг друга системы: компрессор (кодер) и декомпрессор (декодер). Кодер преобразует источник видеоданных в сжатую форму для дальнейшей передачи или хранения видео, а декодер делает обратное преобразование. Пару кодер/декодер называют кодек.

Методы сжатия: 1)Метод неадаптивногосжатия подразумевает неспособность алгоритма менять свои операции, параметры и настройки в зависимости от сжимаемых данных. Лучше всего сжимает однотипные данные. Они специально разработаны для сжатия в факс-машинах и слабо работают на других типах данных. 2) Адаптивныеметоды сначала тестируют исходные данные, а затем подстраивают свои параметры и операции в соответствии с результатом проверки. 3) Полу адаптивны. Исп. двухпроходные алгоритмы: на первом проходе по файлу собирается некоторая статистика сжимаемых данных, на втором проходе происходит непосредственно сжатие с использованием параметров, вычисленных на первой стадии. 4) Локально адаптивные.Алгоритм способен настраивать свои параметры исходя из локальных особенностей файла и менять их, перемещаясь от области к области входных данных.

Типы сжатия:

1)Без потерь/с потерями. К тексту применим только первый тип. Но, если текстовый файл содержит исходный код компьютерной программы, то из него можно удалить большинство пробелов, а также можно удалить информацию о шрифтах, если того захочет автор.

2)Симметричное/ассиметричное.Первый тип: кодер и декодер используют один и тот же базовый алгоритм, но в противоположных направлениях. Второй: у кодера и декодера алгоритмы разные. А)Компрессия делается долго и тщательно с помощью сложнейшего алгоритма, а декомпрессия делается быстро и просто: архивы, создание и прослушивание аудиофайлов формата mрЗ. Б)Обратный случай: внешние файлы часто меняются и сохраняются в виде резервных копий.

Эффективность сжатия определяется несколькими величинами:

1) Принято измерять в bpb/bpp/bpc (бит на бит/пиксель/символ), он показывает, сколько в среднем понадобится бит сжатого файла для представления одного бита/пикселя/символа файла на входе. Выражение 100 X (1 — к), к – коэфф. сжатия, отражает качество сжатия. Его значение равное 60 означает, что в результате сжатия информация занимает на 60% меньше, чем исходный файл.

2) Битовая скорость (bitrate).Целью компрессии информации является представление данных с наименьшей битовой скоростью.

3) Битовый бюджет (bit budget) означает некоторый довесок к каждому биту в сжатом файле. Например, в файл, в котором 90% размера занимают коды переменной длины, соответствующие конкретным символам исходного файла, оставшиеся 10% , которые используются для хранения некоторых таблиц, которые будут использоваться декодером при декомпрессии, составляют битовый бюджет.

4) Величина, обратная коэффициенту сжатия, называется фактором сжатия:

Значения большие 1 означают сжатие, а меньшие 1 – расширение. Чем больше значение коэффициента, тем лучше компрессия.

Блок-схема видеокодера:

Пространственная модель

Временная модель

вход

 

видео

Энтропийный кодер

выход

 

Сохраненные кадры

кодера

 

 

На вход временной модели подается цифровой видеосигнал. Временная модель стремится сократить временную избыточность, используя схожесть между последовательными видеокадрами, обычно строя прогноз для следующего кадра по соседним кадрам. Выход временной модели - остаточный кадр (производимый вычитанием кадра-прогноза из подлинного текущего кадра) и некоторое семейство числовых параметров модели, обычно множество векторов движения, описывающих, как это движение было скомпенсировано. Пространственная модель использует схожесть или подобие соседних пространственных сэмплов этого кадра, сокращая тем самым пространственную избыточность. Выход этой модели - семейство квантованных коэффициентов преобразования. Параметры временной модели (векторы движения) и пространственной модели (коэффициенты преобразования) сжимаются энтропийным кодером. При этом удаляется статистическая избыточность данных (например, кодируя часто встречающиеся векторы и коэффициенты более короткими двоичными кодами) и формируется сжатый файл.