Реферат: Современные форматы видео
Традиционно формат JPEG
применяется для компрессии полноцветных изображений и изображений в градациях
серого без резких переходов яркости, обеспечивая, пожалуй, наилучшее цифровое
сжатие. Переход от монохромного изображения к цветному RGB увеличивает объем
картинки всего в полтора раза, а не в три.
Формат JPEG используют web-камеры
и web-видеосерверы, - видеонаблюдение в этом случае возможно вести в окне
стандартного браузера. Необходимо иметь в виду, что "живая"
полноформатная картинка в формате JPEG может передаваться по каналам связи не
менее 64К.
При сжатии видео по алгоритму
JPEG теряется часть информации, но достигаются большие коэффициенты компрессии.
В некоторых случаях проявляется эффект Гиббса - "ореол" вокруг резких
горизонтальных и вертикальных границ изображения. Программное обеспечение
решает, является ли конкретный квадрат 8х8 существенным в данном изображении
или же его можно интерполировать. По мере повышения степени компрессии число
выброшенных блоков возрастает, и на изображении начинают проступать артефакты -
характерные прямоугольные дефекты.
Формат файлов с расширением MOV
был разработан Apple для компьютеров Macintosh и позже перенесен на платформу
PC. С 1993 по 1995 г. этот формат был доминирующим. Последняя его версия за
номером 4.1 позволяет передавать данные в потоковом режиме. Это значит, что нет
необходимости полностью загружать файл, чтобы начать просмотр видеоролика.
Однако с появлением спецификаций MPEG данный формат постепенно теряет
популярность. Основная его проблема заключается в том, что стандарт QuickTime -
закрытый. Способы, с помощью которых кодируется видео, Apple держит в секрете.
Следовательно, сторонние программисты не могут написать программ, сжимающих
видео в этот формат.
Данный формат был разработан
корпорацией Intel для сжатия видеоданных с использованием новых возможностей
процессоров Intel Pentium MMX. Кроме поддержки потоковой передачи данных и
функций защиты авторских прав, этот стандарт реализует несколько новаторских на
момент его появления функций. Он позволяет применять к видеопоследовательности
различные эффекты (например, изменять яркость или контрастность) в реальном
времени, декодировать не весь кадр, а, к примеру, центральный фрагмент, делать
часть кадра одного видеоролика прозрачной и накладывать две видеозаписи друг на
друга. Последний эффект часто используют в программах телевизионных новостей,
когда комментатор изображается на фоне видеорепортажа с места событий.
Однако формат Indeo не получил
большого распространения. А с выходом MPEG-4, в котором также присутствуют все
эти возможности, данный стандарт вообще оказался не у дел.
CCIR-601 - стандарт,
описывающий формат цифрового видео с разрешением 720x576 (PAL) и 720x480
(NTSC).
Стандарт цифрового телевидения,
опубликованный ITU-R (CCIR) в 1990 г. Определяет форматы кадра (например CIF,
QCIF), правила преобразования стандартного аналогового видеосигнала (NTSC, PAL,
SECAM) в цифровые компонентные сигналы и методы кодирования цифрового
видеосигнала.
Рекомендация ITU-T H.261 - Video codec for audiovisual services at p x 64
kbit/s.
Данная рекомендация описывает метод кодирования/декодирования видеоизображения
для использования в системах видеоконференций при скоростях передачи данных p
x 64 Кбит/с, где p может принимать значение от 1 до 30. H.261 определяет
использование форматов кадра CIF и QCIF (при p < 3).
H.263 - это видеокодек,
ITU-T, предназначенный для передачи видео по каналам с довольно низкой
пропускной способностью (обычно ниже 128 кбит/с). Применяется в программном
обеспечении для видеоконференций.
Стандарт H.263 был первоначально
разработан для использования в системах, базирующихся на H.324 (PSTN и другие
системы видеоконференций и голосовой связи), но впоследствии нашёл применение в
H.323 (видеоконференции, основанные на RTP/IP), H.320 (видеоконференции,
основанные на ISDN), RTSP (потоковое аудио и видео) и SIP
(Интернет-конференции).
H.263 представляет собой
развитие стандарта H.261, предыдущей разработки ITU-T - стандарта видеосжатия,
и алгоритмов MPEG-1 и MPEG-2. Первая версия была завершена в 1995 году и
представляла собой хорошую замену для устаревшего H.261 на каналах с любой
пропускной способностью. Дальнейшим развитием проекта является H.263v2 (также
известный как H.263+ или H.263 1998) и H.263v3 (известный как H.263++ или H.263
2000).
Новый расширенный кодек от ITU-T
(в партнёрстве MPEG) после H.263 - это стандарт H.264, также известный как AVC
и MPEG-4, часть 10. Поскольку H.264 имеет существенно расширенные возможности
по сравнению с H.263, он стал основным при разработке программного обеспечения
для видеоконференций. Большинство современного программного обеспечения этого
направления поддерживает H.264, также как и H.263 или H.261.
Ogg –
это контейнер метаданных, обеспечивающий хранение в одном файле
нескольких дорожек данных, позволяющий обнаруживать ошибки потока и искать
неповрежденные места.
Кодек Theora разработан Фондом
Xiph.org.. Его алгоритм основан на коде свободного кодека VP3, созданного
компанией On2 Technologies и распространяемого под лицензией, позволяющей
пользоваться им на безвозвратной основе (т.е. бесплатно) и не требующей
каких-либо патентных отчислений за использование как самого VP3, так и
производных от него кодеков. Theora - это высокоэффективный видеокодек,
составляющий реальную конкуренцию формату MPEG-4 и другим технологиям
видеосжатия, использующим узкую полосу канала передачи данных.
AVI-файлы - особый случай файлов
RIFF. (сокращенно от Resource
Interchange File Format). Этот формат, изначально предназначавшийся для
обмена мультимедийными данными, был Microsoft совместно с IBM. Данный формат
является наиболее распространенной формой представления видео на персональных
компьютерах. В зависимости от формы представления видеоданных файлы AVI бывают
различных стандартов.
Editable MPEG, так же как и
M-JPEG, используется для редактирования цифрового видео представляет собой
AVI-файл, состоящий только из кадров MPEG типа i. Однако все другие механизмы
сжатия MPEG тут задействованы. Входит в стандартную поставку Microsoft Video
for Windows 1.1. и используется такой настольной системой редактирования
цифрового видео, как, например, Adobe Premiere.
Хотя вышеперечисленные
компрессоры достаточно популярны, тем не менее это далеко не все стандарты
сжатия AVI-файлов. Характеризуя эту группу компрессоров, можно отметить, что
они проектировались и создавались в первую очередь как средства сжатия видео- и
аудиоданных, хранящихся на жестких дисках и компакт-дисках, а это, в свою
очередь, свидетельствует об их небольших возможностях при сжатии и относительно
высоком качестве при воспроизведении.
С приходом Интернета все большую
популярность получают методы и средства сжатия видео- и аудиоданных,
позволяющих, применяя передовые технологии (sophisticated motion estimation and
compensation, wavelets, fractals и другие), достичь наименьших соотношений
«килобит/секунда», позволивших проводить, например, сеансы видеоконференций
средствами Интернета. Ясно, что такие методы сжатия обеспечивают существенно
большую степень сжатия, при относительно низком качестве.
VDONet выпускает
wavelet-основанный видеокомпрессор, включенный в комплект реализации 32-битной
версии Video for Windows. Microsoft использует VDOWave как часть NetShow. В
настоящее время существуют две версии компрессора VDOWave:
VDOWave 2.0 is
a fixed rate video codec.
VDOWave 3.0 is
a "scalable" video codec.
Стандартный набор NetShow 2.0
устанавливает только декодер VDOWave. Средство разработки NetShow 2.0
устанавливает как кодер, так и декодер VDONet VDOWave. По некоторым тестам,
VDOWave существенно превосходит по сжатию MPEG-1 и другие компрессоры,
базирующиеся на алгоритме блокового ДКП (block Discrete Cosine Transform), но
лишь при низких отношениях «килобит/секунда».
Один из наиболее
распространенных и используемых компрессоров Video for Windows. Обеспечивает
наиболее быстрое воспроизведение видео. В отличие от Indeo 32, которая
обеспечивает чуть лучшее качество, однако заметно отягощает процессор при
декомпрессии, Cinepak максимально разгружает процессорный ресурс.
На сегодняшний день существует
по крайней мере три стандарта для Cinepak.
·
Cinepak SuperMac (изначальный, 16-битный компрессор);
·
Cinepak Radius (новый, улучшенный 16-битный компрессор);
·
Cinepak Radius[32] (32-битная версия Radius Cinepak, поставляемая
совместно с Windows 95).
Особенностью метода является
использование алгоритма векторной квантизации изображений совместно с
алгоритмом разницы кадров (см. ниже).
Microsoft Video 1 поддерживает
только 8- или 16-битную цветовую палитру.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 |
