29). Mpeg-сжатие. Внутрикадровое и межкадровое кодирование

Применяется метод асимметричного сжатия, т.е. процесс сжатия более сложный, чем распаковка. Формат удобен, когда данные записываются однажды, читаются не достаточно часто. В MPEG применяются 2 вида сжатия: 1).внутрикадровое кодирование (подобно JPEG); 2).межкадровое кодирование (основано на кодировании с предсказанием и интерполятивном кодировании), основанное на кодировании с предсказанием и интерполятивном кодир-ии.

Кодирование с предсказанием – т.к последовательные кадры содержат множество идентичных данных, то достаточно закодировать лишь различия, т.е. различия в информации этих кадров.Это намного увеличивает степень сжатия, т.к. кодир-ся значительно меньший объём инф-ии.

Интерполятивное кодирование – межкадровое кодирование, компенсирующее движение, позволяет уменьшить размер данных за счет двунаправленного предсказания. Двунаправленное предсказание кодирует на основе различий между ним, предыдущим и последующим кадром. Для поддержки межкадрового и внутрикадрового кодирования поток MPEG содержит 3 типа закодированных кадров:

1. I – кадры – исходные; 2. P – кадры – предсказуемые; 3. B – кадры – двунаправленной интерполяции.

I – используется для внутрикадрового кодирования. P – кодирование с предсказанием. B – на которых осуществляется двунаправленное кодирование. В I-кадр записан один кадр видеоданных, который никак не связан с информацией любого другого кадра. Каждый поток данных MPEG начинается с этого кадра. P-кадр содержит различия между текущим кадром и последующим I или P. B-кадр состоит из различий между текущим кадром и двумя кадрами: предыдущим и последующим I или P.

М/у каждым I-кадром располаг 12 P-кадров и В-кадров (MPEG-2). В MPEG-4 I-кадр появл по мере необх-ти. Данные в MPEG декодир-ся не в том порядке, в котором записываются, т.к. B-кадры связаны с двумя справочными I- и В-кадрами, то последние должны декодир-ся раньше, чем можно будет декодир-ть B-кадры. Первым декодир-ся I-кадр, затем Р- и В-кадры. I,P,B-кадры сжим-ся с применением метода сжатия ДКП. Но в межкадр кодир-ии для Р- и В-кадров уменьшается также временная избыт-ть, а не только пространственная. Размер I – 150 Кбит; P – 50 Кбит; B – 20 Кбит.

Применение P и B кадров необязательно. Кодирование только I-кадров очень похоже на кодир-ие JPEG. Такое кодирование осуществляется в режиме реального времени. Процесс кодирования и декодирования I-кадров гораздо проще, но степень сжатия значительно меньше.

30). Сравнительный анализ mpeg-стандартов

1). MPEG – 1.

Появился в 92 г. Был рассчитан для передачи видео по низкоскоростным сетям и для записи на CD. В MPEG – 1 разрешающая возможность картинки была снижена в 2 раза по обеим осям по сравнению с разверткой TV (288*360). Полнометражный фильм помещался двух CD.

2). MPEG – 2.

95 г. Предназначен для обработки видеоизображения, соизмеримого по качеству с TV при пропускной способности каналов передачи данных от 3 до 15 Мбит в секунду. DVD и спутниковое цифровое телевидение – область применения MPEG – 2. На этом стандарте построены системы НТВ+ и т.д. MPEG – 2 представляет возможность в процессе кодирования задавать точность частотных коэффициентов матрицы квантования. Имеется возможность настройки качества изображения в зависимости от пропускной способности сети или емкости носителя.

3). MPEG – 3.

Для использования в системах TV высокой четности HDTV со скоростью потока данных от 20 до 40 Мбит в секунду. MPEG – 3 стал составной частью MPEG – 2 при увеличенной скоростью цифрового потока.

4). MPEG – 4.

99г. Задает принципы работы с контентом, цифровым представлением медиаданных: 1) интерактивная мультимедиа; 2) графические приложения; 3) цифровое TV. MPEG – 4 позволяет работать с естественными и синтезированными двух- и трехмерными объектами. Позволяет производить привязку, взаимное расположение и синхронизацию объекта друг относительно друга. В MPEG - 4 картинка делится на составные элементы – медиаобъекты. Описывается структура этих объектов и их взаимосвязи, а затем собирается в единую видео - звуковую сцену. Результирующая сцена состоит из: 1) неподвижной картинки (фона); 2) видеообъекта (человек); 3) аудиообъекта; 4) текст, связанный с синтетическими объектами, из которого синтезируется голос. Такой способ представления данных позволяет перемещать объекты, трансформировать их, собирать из отдельных объектов составными объектами, а также менять точку наблюдения за сценой. MPEG – 4 используется как схема сжатия видеоматериала. В отличие от MPEG – 2, в которых кадр делится на квадратные блоки независимо от его содержания, в MPEG – 4 оперируют целыми объектами произвольной формы. Также в MPEG – 4 применен интеллектуальный способ расстановки I-кадров. Ключевые кадры выделяются в те моменты, в которых происходит смена сюжета. Распространению MPEG – 4 препятствует отсутствие аппаратных средств кодирования и декодирования, а их распространение сдерживает отсутствие надежной защиты от несанкционированного кодирования.

5). MPEG – 7.

Конец 2001 г. Обеспечивает формализацию и стандартизацию описания различных типов мультимедийной информации для ее быстрого поиска. В нем определен стандартный набор дескрипторов для различного типа мультимедийной информации. Эффективный поиск мультимедийной информации специализированными поисковыми машинами.