- •3. Практическое использование видеокомпрессии в телевидении
- •3.1. Задача сжатия информации и пути ее решения
- •3.2. Международный стандарт кодирования с информационным сжатием mpeg-2
- •3.2.1. Профили и уровни стандарта кодирования mpeg-2
- •Профили, уровни, согласованные точки стандарта mpeg-2
- •3.2.2. Компрессия видеоданных
- •3.2.3. Кодируемые кадры
- •3.2.4. Компенсация движения
- •3.2.5. Использование дкп в стандарте кодирования mpeg-2
- •Матрица квантования яркостного сигнала для блоков изображений I-кадров
- •Матрица квантования цветоразностных сигналов для блоков изображений I-кадров
- •3.2.6. Сжатие звукоданных Эффект маскирования и психоакустическая модель слуха
- •П Рис. 3.10.Проявление временнóго маскированияолосное кодирование и блок фильтров
- •Квантование и распределение бит
- •Уровни обработки звукоданных
- •3.2.7. Алгоритмы сжатия звукоданных кодерами различных уровней Особенности работы кодера первого уровня
- •Принципы функционирования кодера второго уровня
- •Алгоритм сжатия звукоданных кодерами третьего уровня
- •3.2.8. Реализация цифрового многоканального звука, поддерживаемая стандартом mpeg-2
- •Иерархия многоканальных звуковых систем согласно Рекомендации bs.775
- •Система улучшенного кодирования звука аас
- •3.2.9. Формирование транспортного потока данных в устройствах кодирования mpeg-2 Структура транспортного потока
- •Значения идентификаторов piDдля потока информацииSi
- •3.2.10. Качество телевизионных изображений при кодировании по стандарту mpeg-2
- •3.3. Стандарт представления медиа-объектов mpeg-4
- •3.3.1. Описание сцены в стандарте mpeg-4
- •3.3.2. Принципы доставки потоков данных
- •3.3.3. Кодирование визуальных объектов
- •3.3.4. Кодирование звуковых объектов
- •3.3.5. Профили и уровни стандарта mpeg-4
- •Профили и типы объектов mpeg-4 видео
- •Параметры потока для некоторых профилей mpeg-4 видео
- •Параметры предлагаемого студийного профиля стандарта mpeg-4
- •Требования к декодеру звука масштабируемого профиля
- •Профили и типы объектов mpeGаудио
- •Профили графических средств и описаний сцены в mpeg-4
- •3.3.6. Идентификация и защита интеллектуальной собственности
- •3.4. Стандарт кодированного представления визуальной информации н.264/avCилиMpeg-4Part10
- •3.4.1. Структура стандарта видеокомпрессии н.264 Основные механизмы кодирования, используемые в стандарте н.264
- •Формирование закодированных снимков
- •Моды слоев стандарта н.264
- •Синтаксис элементов макроблока
- •Используемые типы карт распределения макроблоков по группам слоев
- •Профили, используемые стандартом н.264
- •Формат закодированных данных
- •3.4.2. Базовый профиль Особенности кодирования, обусловленные базовым профилем
- •Использование ссылочных снимков
- •Мгновенная очистка буфера декодера
- •Лишний кодированный снимок
- •Произвольный порядок слоев
- •Прогнозирование макроблоков
- •Древовидная структура компенсации движения
- •Предсказание векторов движения
- •Прогноз в моде intra
- •Деблочный фильтр
- •Условия фильтрации
- •Преобразование и квантование
- •3.4.3. Основной профиль Особенности кодирования в основном профиле
- •Ссылочные снимки
- •Опции прогноза
- •Опции прогнозов для макроблоков в-слоев
- •Двунаправленный прогноз
- •Прямой прогноз
- •Чересстрочная развертка
- •Контекстно-адаптивное арифметическое кодирование (савас)
- •Экспоненциальные коды Голомба
- •Процесс кодирования
- •Контекстные модели для первого бита
- •Контекстные модели
- •Контекстные модели
- •Модуль арифметического кодирования
- •3.4.4. Расширенный профиль
- •Слои sPиSi
- •Слои деления данных
- •3.4.5. Транспортный механизм стандарта н.264 Структура кодированной видеопоследовательности
- •Элементы rbsp
- •Параметрические множества
- •Передача и хранение единиц nal
- •3.4.6. Кодек стандарта н.264
- •3.5. Стандарт описания мультимедийной информации mpeg-7
- •3.5.1. Общие сведения о стандарте mpeg-7
- •3.5.2. Основные части стандарта mpeg-7
- •3.5.3. Описание главных функций стандарта mpeg-7 Системы стандарта mpeg-7
- •Язык описания определений mpeg-7
- •Аудио mpeg-7
- •Визуальный mpeg-7
- •Основные объекты и схемы описания мультимедиа mpeg-7
- •Эталонные программы mpeg-7: модель экспериментов (eXperimentationModel)
- •3.5.4. Области применения стандарта mpeg-7
- •Контрольные вопросы
Уровни обработки звукоданных
Сжатие звукоданных в стандарте MPEG-2 базируется на принципах полосного кодирования и отличается от сжатия видеоданных: отсутствуют аналогиI-,Р- иB-кадров, не используется двунаправленное кодирование, звуковые кадры всегда передаются в своей естественной последовательности, кадр содержит одинаковое количество данных. В зависимости от используемого алгоритма определены три Уровня (Layer) обработки, обозначаемых латинскими цифрамиI,II,IIIи различающихся сложностью декодера и особенно кодера и степенью сжатия.
Важнейшим свойством MPEG-2 является полная обратная совместимость всех трех уровней. Это означает, что каждый декодер может декодировать сигналы не только своего, но и нижележащих уровней.
В основу алгоритма Уровня Iположен разработанный компаниейPhilips для записи на компакт-кассеты формат DCC (Digital Compact Cassette).Кодирование первого уровня применяется там, где не очень важна степень компрессии и решающими факторами являются сложность и стоимость кодера и декодера. Кодер УровняIобеспечивает высококачественный звук при скорости цифрового потока 384 кбит/с на стереопрограмму.
Уровень IIтребует более сложного кодера и несколько более сложного декодера, но обеспечивает лучшее сжатие – «прозрачность» канала достигается уже при скорости 256 кбит/с. Он допускает до 8 кодирований/декодирований без заметного ухудшения качества звука. В основу алгоритма УровняIIположен популярный в Европе форматMUSICAM.
Самый сложный Уровень IIIвключает все основные инструменты сжатия: полосное кодирование, дополнительное ДКП, энтропийное кодирование, усовершенствованную ПАМ. Ценой усложнения кодера и декодера он обеспечивает высокую степень компрессии – считается, что «прозрачный» канал формируется на скорости 128 кбит/с, хотя высококачественная передача возможна и на более низких скоростях.
В стандарте рекомендованы две психоакустические модели: более простая Модель 1 и более сложная, но и более высококачественная Модель 2. Они отличаются алгоритмом обработки отсчетов. Обе модели могут использоваться для всех трех уровней, но Модель 2 имеет специальную модификацию для Уровня III.
MPEG-2 оказался одним из первых международных стандартов цифрового сжатия звуковых сигналов и это обусловило его широкое применение во многих областях: вещании, звукозаписи, связи и мультимедийных приложениях. Наиболее широко используется УровеньII, он вошел составной частью в европейские стандарты спутникового, кабельного и наземного цифрового телевизионного вещания, в стандарты звукового вещания, записи наDVD, Рекомендации МСЭBS.1115 иJ.52 [27]. УровеньIII(его еще называют МР-3) нашел широкое применение в цифровых сетях с интегральным обслуживанием (ISDN) и в сети Интернет, подавляющее большинство музыкальных файлов в сети записаны именно в этом стандарте.MPEG-2 нормирует для всех трех уровней следующие номиналыскоростей цифрового потока: 32, 48, 56, 64, 96, 112, 192, 256, 384 и 448 кбит/с. Частота дискретизации может составлять 32, 44,1 или 48 кГц, число уровней квантования входного сигнала – от 16 до 24. Стандартным входным сигналом для кодера MPEG-2 принят цифровой сигнал AES/EBU. Предусматриваются следующие режимы работы звукового кодера: 1) одиночный канал (моно); 2) двойной канал (стерео или два моноканала); 3)jointstereo(сигнал с частичным разделением правого и левого каналов).