Приложение б
(информационное)
Стандарты компрессии данных
Б.1 Стандарт компрессии JPEG
Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group) был разработан для видеокомпрессии в системах компьютерной обработки изображений. Источником входных изображений для кодера JPEG может быть сканируемая фотография или видеокадр. Кодеры JPEG устраняют только пространственную и психофизическую избыточность. Основные компоненты процесса компрессии JPEG -это дискретное косинусное преобразование, квантование, кодирование с переменной длиной слова. Кодеры, разработанные для компрессии видеоданных, могут использовать JPEG при независимом кодировании последовательности кадров. Такой способ называют Motion JPEG, причем кодированию могут подвергаться поля или кадры телевизионного изображения.
Цветные изображения могут быть представлены в разных компонентных форматах, например R/G/B (красный, зеленый и синий компоненты). Y/Cr/Cb (яркостный и цветоразностные компоненты). Кодирование JPEG сочетается с различными структурами дискретизации. Длина кодовых слов входных изображений кодера в типичном случае составляет 8, но может быть расширена до 12 битов.
Кодирование JPEG при небольших степенях компрессии в сочетании со структурой дискретизации 4:2:2 пригодно для использования в телевизионном вещании при производстве и монтаже программ. Компоненты JPEG используются в качестве базы в системах компрессии видеомагнитофонов разных форматов. В сочетании со структурами дискретизации 4:2:0,4:1:1, кодирование JPEG используется в системах нелинейного монтажа при коэффициентах компрессии до 15:1. При степенях компрессии более 20:1 эта система компрессии в телевидении не применяется.
Б.2 Стандарты компрессии MPEG
MPEG (Moving Picture Experts Group)- общее название стандартов, определяющих компрессию последовательностей динамических изображений для различных областей применения. Кодеры MPEG устраняют пространственную, временную и психофизическую избыточность изображений. Ключевые компоненты системы сокращения пространственной избыточности совпадают с JPEG - дискретное косинусное преобразование, квантование, кодирование с переменной длиной слова.
Сокращение временной избыточности выполняется с использованием дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, дополненной оценкой вектора движения и компенсацией движения при предсказании. Система MPEG асимметрична, ее кодеры гораздо сложнее декодеров, поскольку в их задачи входит оценка вектора движения и выбор оптимальной стратегии кодирования, что требует значительных вычислительных мощностей.
Кодеки MPEG-1 предназначены для компрессии потока видеоданных в системах мультимедиа. В типичном варианте они используют построчно разлагаемые изображения формата CIF и осуществляют компрессию видеоданных до 1,2 Мбит/с при сохранении качества на уровне домашнего видео (VHS).
Наиболее значительное усовершенствование второго стандарта МPEG-2 - обеспечение работы с чересстрочными изображениями, расширение возможностей оценки вектора движения и режимов предсказания. MPEG-2 поддерживает два масштабируемых профиля, предполагающих разделение цифрового потока на слои при кодировании. Базовый слой может декодироваться сам по себе, независимо от высших слоев. Декодирование базового слоя обеспечивает приемлемое качество изображения. Декодирование всех слоев позволяет уменьшить шумы квантования и улучшить пространственное разрешение. Масштабируемые профили удобны при передаче видеоданных в пакетной форме. МPEG-2 поддерживает и широкий диапазон значений качества - от уровня "видео для дома" до телевидения высокой четкости.
Сфера применения MPEG-2 резко расширилась в сравнении с MPEG-I. MPEG-2 охватывает производство телевизионных программ, распределение программ с использованием наземных и спутниковых линий коммуникации, системы мультимедиа. Поэтому в рамках стандарта MPEG-2 была разработана система профилей и уровней
Профиль- это подмножество стандарта для специализированного применения, задающее алгоритмы и средства компрессии. Уровни внутри каждого профиля связаны с параметрами компрессируемого изображения.