47. Внутрикадровое и межкадровое кодирование в mpeg.

В MPEG при обработке видеоданных применяются два типа сжатия: внутрикадровое и межкадровое кодирование.

Межкадровое кодирование основано на кодировании с предсказанием и интерполятивном кодировании. Кадры, последовательно "перехватываемые" из "живого" видео содержат множество идентичных данных. Не требуется кодировать весь кадр целиком (как при внутрикадровом кодировании). Достаточно закодировать лишь различия ("дельты") в информации этих кадров. В результате намного увеличится степень сжатия. Такой тип межкадрового кодирования называется кодированием с предсказанием. Схема двунаправ­ленного предсказания позволяет кодировать текущий кадр на основе различий между ним, предыдущим и следующим кадрами видеоданных. Этот тип межкадрового кодирования называется компенсирующим движение интерполятив-ным кодированием.

Для поддержки межкадрового и внутрикадрового кодирования поток данных MPEG содержит три типа закодированных кадров:

• I-кадры (внутрикадровое кодирование),

• Р-кадры (кодирование с предсказанием),

• В-кадры (двунаправленное кодирование).

В I-кадре записан один кадр видеоданных, который никак не связан с информацией любого другого кадра.

Р-кадр содержит различия между текущим кадром и предыдущим I- или Р-кадром.

В-кадр состоит из различий между текущим кадром и двумя (предыдущим и последующим) I- или Р-кадрами.

Типичная последовательность кадров в потоке MPEG выглядит так: IBBPBBPBBPBBIBBPBBPBBPBBI

Между каждым I-кадром располагаются двенадцать Р-кадров и В-кадров. Данные MPEG декодируются и отображаются не в том порядке, в котором кадры располагаются в потоке. Поскольку В-кадры связаны с двумя справочными кадрами (предыдущим и последующим), то последние должны быть декодированы раньше, чем можно будет декодировать и отобразить заключенный между ними В-кадр. В примере первым декодируется I-кадр. Однако, прежде чем декодировать следующие за ним два В-кадра, необходимо декодировать Р-кадр и сохранить его в памяти вместе с I-кадром. Только после этого можно будет декодировать два В-кадра, расположенных между этими I- и Р-кадрами. I-кадр сжимается с применением метода сжатия DCT (подобно JPEG). Если межкадровое кодирование уменьшает временную избыточность, то DCT-кодирование позволяет снизить избыточность пространственную. За счет объединения пространственной и временной составляющих кодировании в MPEG можно получить степень сжатия до 200:1.

В соответствии со стандартом MPEG, применение Р- и В-кадров не обязательно. Многие кодировщики MPEG считают Р- и В-кадры "излишеством" и кодируют только I-кадры. При этом каждый захваченный видеокадр сжимается и сохраняется целиком, подобно тому, как это делается в JPEG. Но степень сжатия файла MPEG, содержащего только I-кадры, значительно ниже, чем у такого же файла, закодированного с применением компенсации движения.

48. Mpeg 1.

Первый MPEG стандарт появился в 1992 г. и был рассчитан па передачу видео по низкоскоростным сетям или для записи на компакт-диски (Video-CD). Максимально возможная скорость цифрового потока была изначально ограничена порогом в 150 Кбайт/с. Чтобы уложиться в заданные рамки, конечно, пришлось поступиться качеством, В MPEG1 разрешающая способность картинки снижена, по сравнению с разверткой вещательного телевидения, в 2 раза. То есть снижение разрешения автоматически делает внутрикадровую компрессию более грубой и как следствие - более заметными становятся ее последствия. Однотонные поверхности оказываются как бы составленными из рассыпающихся квадратиков, особенно назойливо квадратики «вылезают» на динамичных сценах. В целом качество фильмов в МРЕG 1 сравнимо с бытовой VНS-кассетой и полнометражный фильм можно уместить на 2 компакт-дисках, так что в середине просмотра предстоит их менять. По этим причинам, а также по причине прогресса цифровых технологий стандарт MPEG1 не успел получить большого распространения. От него остались в основном стандар­ты сжатия звука, существующие сегодня самостоятельно.