3. Дифференциальная внутристрочная импульсно-кодовая модуляция (кодирование с предсказанием)

Принцип:

• Передается разница между текущим пикселем и предыдущим.

• При малых изменениях между соседними пикселями разность мала, что уменьшает объем данных.

Используется: На стадии предварительного сжатия изображения перед применением основных преобразований.

4. Компенсация движения

Компенсация движения — это метод, при котором вместо передачи целых кадров передаются векторы движения объектов.

Принцип:

• Анализируется, как элементы изображения перемещаются от кадра к кадру.

• Передается только информация о перемещении + разница между реальным и предсказанным кадром.

Итог: Снижение объема передаваемых данных без ухудшения качества.

5. Виды кодируемых кадров

В MPEG-2 используются три типа кадров:

• I-кадры (Intra-coded frames) — полностью кодированные кадры без опоры на другие кадры (основа GOP — группы кадров).

• P-кадры (Predictive-coded frames) — кодируются на основе предыдущего I- или P-кадра (предсказание вперед).

• B-кадры (Bidirectionally predictive-coded frames) — кодируются на основе интерполяции между предыдущим и следующим I- или P-кадрами (предсказание вперёд и назад).

Итог: I-кадры обеспечивают надёжность, а P и B — эффективное сжатие.

6. Порядок следования I, P и B-кадров

Пример структуры GOP (Group Of Pictures):

I — B — B — P — B — B — P — B — B — I

Особенности:

• Начало группы кадров — всегда I-кадр.

• B-кадры располагаются между I и P-кадрами для повышения степени сжатия.

• Частота вставки I-кадров регулирует баланс между качеством и эффективностью сжатия.

7. Дискретно-косинусное преобразование (ДКП)

ДКП — это метод преобразования изображения из пространственной области в частотную.

Принцип:

• Изображение разбивается на блоки 8×8 пикселей.

• Для каждого блока рассчитываются коэффициенты ДКП.

Зачем:

• Большинство визуально важных данных сосредоточено в низкочастотных коэффициентах.

• Высокочастотные коэффициенты можно отбросить или сильнее сжать.

8. Порядок следования микроблоков при дискретно-косинусном преобразовании

Стандартный порядок обработки:

• Изображение разбивается на макроблоки (16×16 пикселей).

• Макроблоки содержат четыре блока яркости 8×8 и по одному блоку цветности Cb и Cr.

Макроблок → Блоки 8×8 → Применение ДКП для каждого блока.

9. Зигзаг-сканирование коэффициентов ДКП

Зигзаг-сканирование:

• После ДКП коэффициенты блока 8×8 считываются в специальном порядке — по "зигзагу".

• Сначала считываются низкочастотные компоненты (самые важные), затем высокочастотные.

Зачем:

• Для эффективного последующего кодирования (например, длинных последовательностей нулей).

10. Кодирование кодом переменной длительности

Код переменной длины (VLC — Variable Length Coding):

• Более вероятные события кодируются более короткими кодами.

• Редкие события кодируются длинными кодами.

Итог: Повышение эффективности сжатия без потерь качества.

11. Код Хаффмана

Код Хаффмана — классический способ построения оптимального кода переменной длины.

Принцип:

• Построение дерева вероятностей на основе частот появления событий.

• Минимизация среднего числа битов на символ.

Используется в MPEG-2 для кодирования коэффициентов ДКП и других данных.

12. Транспортные пакеты MPEG-2

Транспортный поток (TS, Transport Stream):

• Структура, предназначенная для передачи сжатого видео, аудио и служебной информации через ненадежные каналы.

Параметры:

• Пакеты фиксированного размера — 188 байт.

• Каждый пакет содержит заголовок и полезные данные.

Зачем TS:

• Легче справляться с потерями данных.

• Поддержка мультиплексирования нескольких потоков (видео, аудио, данные).