Практическое использование видеокомпрессии в телевидении

Мамчев Г. В.

 

Задача сжатия информации и пути её решения

MPEG

Иллюстрация © SNEG5.com

Содержание

MPEG

• MPEG-1
• MPEG-2
• MPEG-4
• MPEG-4 AVC (H.264)
• H.265/HEVC
• MPEG-7
• MPEG-21, RVC-1.2 и другие способы компрессии аудиовидеоданных

Одной из важнейших практических задач в области цифрового телевидения является задача сокращения скорости передачи двоичных символов и, соответственно, требуемой полосы частот канала связи. Эта задача может быть решена путем уменьшения избыточности информации, передаваемой в телевизионном сигнале без заметного для глаза ухудшения качества воспроизводимого телевизионного изображения. Уменьшение избыточности обеспечивает также сокращение требуемого объема памяти запоминающих устройств при записи телевизионных программ, видеофрагментов или отдельных изображений.

В соответствии с установившейся в технической литературе терминологией уменьшение объема передаваемой телевизионной информации в большинстве случаев называется сжатием видеоинформации, а также сжатием изображений, сжатием звуковых сигналов, сжатием речи. В англоязычной литературе используется термин compression, и вместо слова сжатие возможно использовать слово компрессия. А обратная операция называется декомпрессией. Таким образом, основной целью видеокомпрессии является более компактное представление изображений с информационной точки зрения.

Следует также иметь в виду, что сравнительно часто вместо терминов «сжатие» («компрессия») или «декомпрессия» используются соответственно термины «кодирование» и «декодирование». Это соответствует терминологии стандартов Международной организации по стандартизации (ISO – International Standardization Organization) (encoding, decoding), но следует всегда понимать, что имеется в виду. Например, в процессе сжатия (то сеть кодирования) выполняется несколько разных по сущности операций, некоторые из которых, взятые сами по себе, также называются кодированием.

Избыточность телевизионного сигнала разделяется на структурную, статистическую и психофизиологическую. [1, с. 70]

Структурная избыточность связана с наличием в стандартном телевизионном сигнале гасящих импульсов, во время которых информация об изображении не передается. Структурная избыточность телевизионного сигнала может быть уменьшена путем передачи во время гасящих импульсов какой-либо другой полезной информации, например, сигналов звукового сопровождения. Однако большого выигрыша это не даст.

Статистическая избыточность вызывается наличием корреляционных связей между значениями сигнала в соседних элементах одной строки, в соседних строках и в соседних кадрах. Наглядно можно представить себе смысл статистической избыточности как наличие повторяемости информации в следующих друг за другом кадрах. Одним из наиболее известных методов сокращения статистической избыточности является кодирование с предсказанием или дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ДИКИ). В ряде стандартов сжатия кодирование с предсказанием является одним из основных инструментов устранения избыточности. При этом для большинства кадров передастся нс само изображение, а так называемая ошибка предсказания – разность действительного изображения данного кадра и предсказанного изображения этого же кадра, которое формируется по известным алгоритмам из изображений ранее переданных кадров. Так как большинство кадров телевизионного изображения в значительной степени повторяют предыдущие, ошибка предсказания содержит значительно меньший объем информации, чем действительное изображение. [1, с. 71]

Психофизиологическая или перцептуальная избыточность телевизионного сигнала определяется той информацией в нем, которая не воспринимается зрительным аппаратом человека и, следовательно, могла бы и не передаваться. Психофизиологическая избыточность может быть устранена за счет удаления из передаваемого сигнала информации, отсутствие которой существенно не влияет на восприятие изображения человеком.

Мощным средством сокращения избыточности является кодирование с преобразованием, при котором набор статистически зависимых отсчетов изображения во временной области преобразуется в набор независимых коэффициентов в спектральной области. Разложение производится по ортогональным базисным функциям, различным для разных преобразований. При удачном выборе вида преобразования энергия в спектральной области сосредотачивается вблизи низкочастотных компонент спектра, а коэффициенты в высокочастотной области оказываются малыми или вообще нулевыми.

К наиболее широко распространенным и глубоко исследованным относится, в частности, дискретно-косинусное преобразование (ДКП).

Дальнейшее сокращение избыточности получается благодаря переходу от поэлементного к групповому преобразованию, когда телевизионное изображение разбивается на отдельные участки и производится кодирование сразу группы элементов, составляющих участок. По принципу группового кодирования функционирует, например, ДКП.

Применение совокупности различных способов сжатия информации, заключенной в телевизионном изображении, позволяет нс только передавать цифровой сигнал, соответствующий телевизионному изображению стандартной четкости, по эфирным каналам системы телевизионного вещания, но и реализовать одновременную передачу но этим радиоканалам цифровых сигналов нескольких телевизионных программ, а также организовать передачу сигналов усовершенствованных систем ТВЧ.

Методы сжатия изображений можно разделить на два класса: методы сжатия без потерь информации и методы сжатия с частичной потерей информации. При сжатии без потерь после декомпрессии восстанавливается изображение, идентичное исходному.

Возможности сжатия реальных цветных или полутоновых черно- белых изображений без потерь весьма ограничены. Гораздо большего эффекта позволяют достичь методы сжатия е частичной потерей информации, но без заметного ухудшения визуально-воспринимаемого качества декодированных изображений.

Сжатие необходимо и для передачи в цифровой форме сигналов звукового сопровождения. Расчеты показывают, что при частоте дискретизации 48 кГц и 16 разрядах АЦП скорость передачи двоичных символов составляет 0,768 Мбит/с на один звуковой канал. Методы сжатия звука, используемые на практике, основаны на учете свойств человеческого слуха и относятся к методам сжатия с частичной потерей информации. При сжатии отбрасывается значительная часть слуховой информации, но качество воспроизводимого звука остается достаточно высоким. Следовательно, сжатие достигается в основном за счет уменьшения психофизиологической избыточности.

MPEG

Практическими вопросами сжатия аудиовизуальной информации и выпуском соответствующих стандартов и рекомендаций занимается MPEG (Motion Pictures Experts Group – Группа экспертов по движущимся изображениям) – созданная в 1988 г. организация, объединяющая представителей фирм-производитслей оборудования и научных институтов разных стран. MPEG представляет собой подкомитет двух международных организаций — ISO и Международной электротехнической комиссии (IEC – International Electrotechnical Commission).

Одна из основных задач группы MPEG состояла в изучении проблемы и разработке стандарта на компрессию цифрового телевизионного сигнала, что позволило предложить способы записи или передачи сигналов изображения и звука посредством возможно меньшего числа данных е возможно лучшим качеством. [4, с. 71]

MPEG-1

Первым стандартом, разработанным экспертной группой в 1993 г., был MPEG-1, получивший в международной классификации индекс ISO/IEC 11172. Стандарт называется «Информационные технологии — Кодирование движущихся изображений и сопровождающего звука для цифровой записи со скоростями до 1,5 Мбит/с». Как и последующие стандарты этого семейства, MPEG-1 не определяет схему и конструкцию кодера и декодера, он лишь описывает средства, используемые для обработки сигнала, определяет синтаксис (правила построения последовательности символов) совместимого цифрового потока и даст примеры реализации декодера.

Состав и построение кодера оставлены на усмотрение разработчика. Это может быть аппаратное или программное устройство любой сложности, дающее на выходе синтаксически правильный цифровой поток и позволяющее получить на выходе эталонного декодера желаемый эффект. Таким образом, не накладывается никаких ограничений на технологию, алгоритмы работы, сложность построения кодера и его будущие усовершенствования. В отношении декодера существует одно жесткое ограничение: он должен декодировать любой цифровой поток, совместимый со стандартом MPEG-1. Однако широкого практического применения стандарт МРЕС-1 не получил. [4, с. 73]

MPEG-2

Международный стандарт кодирования с информационным сжатием МРЕG-2 (также известный как ISO/IЕС 13818) был специально разработан для кодирования телевизионных сигналов систем вещательного телевидения в 1996 г. и дополнялся в последующие годы. Стандарт МРЕG-2 называется «Информационные технологии – Обобщенное кодирование движущихся изображений и сопровождающей звуковой информации». Особо следует отметить, что стандарт МРЕG-2 предусматривает возможность перехода к ТВЧ.

Стандарт МРЕG-2 к настоящему времени насчитывает уже 10 частей, первая из которых была представлена к стандартизации в 1994 г., а последняя — в 1999 г.

Среди 10 составных частей стандарта МРЕG-2 можно выделить три основных: 13818-1 — системную, 13818-2 — видео и 13818-3 — звуковую.

Системная часть описывает форматы кодирования для мультиплексирования звуковой, видео- и другой информации, рассматривает вопросы комбинирования одного или более потоков данных в один или множество потоков, пригодных для хранения или передачи.

Системное кодирование в соответствии с синтаксическими и семантическими правилами, налагаемыми данным стандартом, обеспечивает необходимую и достаточную информацию, чтобы синхронизировать декодирование без переполнения или «недополнения» буферов кодера при различных условиях приема или восстановления потоков. Таким образом, системный уровень выполняет пять основных функций:

• синхронизация нескольких сжатых потоков при воспроизведении;
• объединение нескольких сжатых потоков в единый поток;
• инициализация для начала воспроизведения;
• обслуживание буфера;
• определение временнόй шкалы.

Спецификация видеочасти (13818-2) регламентирует кодовое представление и процесс декодирования, обеспечивающий воспроизведение компрессированных телевизионных изображений. Видеочасть предполагает сжатие потока видеоданных за счет устранения пространственной и временной избыточности, присущих телевизионному изображению. Устранение пространственной избыточности основывается на использовании ДКП, временной – на дифференциальном кодировании е компенсацией движения. Но процедура кодирования нс регламентируется стандартом, что оставляет возможности для совершенствования кодеров и улучшения качества воспроизводимого изображения.

Звуковая часть стандарта MPEG-2 (13818-3) определяет возможное кодирование многоканального звука.

Важнейшая особенность стандарта MPEG-2 — представление сигналов телевизионного изображения и звука в форме, задаваемой спецификациями 13818-1 – 13818-3, позволяет обращаться е видео и звуковыми потоками как с потоками компьютерных данных, которые могут записываться на самые разные носители информации, передаваться и приниматься е использованием каналов связи и сетей телекоммуникаций, которые существуют сегодня и появятся в будущем. [4, с. 74]

С принятием стандарта MPEG-2 работы по компрессии видеоданных перешли в область практической реализации. На данный момент можно назвать более 10 фирм, которые выпускают для продажи кодеры и декодеры по стандарту MPEG-2. Наиболее известны из них Philips, Panasonic, Page Micro Technology, CLJ Communications, Wegener Communications, Scientific-Atlanta, NTL, Segem Group, NEC, Vistek, General Instruments и др.

Транспортный поток стандарта MPEG-2 допускает вместе со звуковыми и видео потоками цифровых программ также потоки, содержащие любую другую цифровую информацию.

Фактически успех цифрового телевидения и DVD-видео основан на использовании стандарта MPEG-2, первые версии которого были разработаны практически в самом конце XX века. В течение нескольких лет стандарт MPEG-2 постоянно улучшался. Заложенная в данном стандарте технология видеокомпрессии доказала свою эффективность, но в настоящее время она является уже заметно устаревшей. Сегодня стандарт MPEG-2 подошел к границам своих возможностей. Пришло время заменить способы видеосжатия, на которых основывается стандарт MPEG-2, более эффективной и продвинутой технологией, воспользовавшись преимуществами непрерывного прогресса в производстве процессоров.

Первоначально в телевизионном вещании все программы, как правило, готовились в студиях. Все усовершенствования, включая появление цифрового вещания и стандарта MPEG-2, не изменили эту концепцию в корне, хотя добавили к ней некоторые новые аспекты — многопрограммность, подписку, дополнительные услуги (сервисы), интерактивность. [1, с. 74]

В настоящее время традиционная концепция телевидения не удовлетворяет уже пользователей аудиовизуальных услуг. Зрители хотят иметь доступ к видео- и аудиопрограммам через Интернет в интерактивном режиме. Современные требования пользователей аудиовизуальных услуг сформировали потребность в едином стандарте, который бы определял формат представления аудиовизуальной информации, совместимый е любой средой распространения. Помимо этого формат должен иметь механизм интерактивного взаимодействия е мультимедийным контентом (содержанием).

В стандарте должны быть предусмотрены возможности передачи различных видов видео- и аудиоданных — текста, графики, двумерных (2D) и трехмерных (3D) изображений, натурального и синтезированного видео и аудио в потоковой форме или в виде загружаемых файлов. Необходимо обеспечить высокое качество при очень низких скоростях передачи, гибкий доступ к контенту (с любого места, в ускоренном и замедленном режимах), средства интерактивного взаимодействия с объектами, вплоть до возможности абонента влиять на развитие сюжета, совместимость е любой транспортной средой. При этом необходимо обеспечить совместимость с протоколом стандарта MPEG-2 с целью передачи аудио- и видеоданных в виде потока MPEG-2 TS, то есть в виде совокупности пакетов транспортного потока MPEG-2.

Именно эти важнейшие задачи решает следующая разработка экспертной группы, создавшая мультимедийный стандарт компрессии MPEG-4, который получил название «Информационные технологии – Обобщенное кодирование аудиовизуальных объектов» и индекс ISO/IEC 14496. [1, с. 75]

MPEG-4

Визуальная часть нового стандарта называется MPEG-4 Visual (группы Part 2 стандартов MPEG-4). Первая разработка стандарта MPEG-4 была опубликована в 1999 г., а его полномасштабное внедрение осуществляется в настоящее время.

Как и стандарт кодирования MPEG-2 система кодирования MPEG-4 представляет собой набор технических инструментов компрессии оцифрованной информации, организованных в профили, число которых достигает 20. В системе сжатия MPEG-4 используются несколько новых приемов кодирования на основе объектно-базового принципа, что обеспечивает уже в настоящее время более чем двукратное повышение степени сжатия по сравнению с MPEG-2. Таким образом, стандарт MPEG-4 Visual предназначен для непосредственного использования в системах ТВЧ.

Например, в случае применения стандарта MPEG-4 Visual высококачественная передача одной телевизионной программы стандартной четкости осуществляется при скорости потока данных фактически равной 2…2,5 Мбит/с, а программы ТВЧ при скорости 4…8 Мбит/с.

Функционирование объектно-базовой системы кодирования осуществляется посредством разделения изображения на специфические объекты (сегменты), каждый из которых можно кодировать разными способами. Например, из изображения выделяются участки человеческого лица, что потребует больше деталей, и участки заднего фона, которые можно дать с меньшим числом деталей. Таким способом только некоторые детали изображения (которые реально выиграют от этого) следует передавать с более плотным потоком бит (в Мбит/с). Если сегментацию сложных сцен выполнить эффективно, то можно получить заметное снижение общей скорости потока данных.

Стандарт сжатия MPEG-4 может использоваться для организации видеоконференций при передаче видеоданных по цифровым телефонным каналам. Этот стандарт может также применяться в низкоскоростных системах мультимедиа.

Стандарт MPEG-4 определяет различные виды аудиовизуальных объектов и способы их описания и кодирования. Например, стандарт MPEG-4 Visual позволяет кодировать не только прямоугольные видеокадры. Объектно-ориентированное кодирование, вводимое системой MPEG-4, во- первых, даст более эффективное сжатие потока данных, а, во-вторых, позволяет создавать принципиально новые способы производства мультимедийных программ. Другая важная особенность MPEG-4 – введение механизма, позволяющего организовать защиту авторских прав на интеллектуальную собственность.

В ходе дальнейшей разработки данного стандарта стало ясно, что заложенные в нем принципы кодирования значительно мощнее, чем только кодирование на сверхнизких скоростях. Предел сверху скорости цифрового потока был расширен сначала до 10 Мбит/с, а затем до 38 Мбит/с и ведется работа по его дальнейшему расширению.

MPEG-4 AVC (H.264)

С целью реализации более эффективных способов сжатия видеоданных по сравнению со стандартом MPEG-4 Visual в 2003 году был разработан стандарт нового поколения видеокомпрессии MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding – «продвинутое, то есть усовершенствованное, кодирование видео»), известный также под названием MPEG-4 Part 10 (ISO/IEC 14496 Part 10) или H.264 (по классификации ITU – International Telecommunications Union, то есть МСЭ – Международного союза электросвязи).

Окончательные этапы развития стандарта Н.264 были осуществлены объединенной командой по видео (Joint Video Team), состоящей из экспертов MPEG и VCEG (Video Coding Experts Group – рабочей группой МСЭ), которая функционирует во многом подобно группе MPEG. Таким образом, окончательная редакция данного стандарта видсокомпрессии была опубликована под совместным патронажем ISO/IEC и ITU.

Стандарты компрессии MPEG-4 Visual и Н.264 имеют общее происхождение и многие схожие черты, так как они были разработаны на основе более раннего стандарта сжатия MPEG-2. Однако они развивают его в существенно различных направлениях.

Например, стандарт MPEG-4 Visual является более гибким. При его разработке предполагалась возможность его использования в различных мультимедийных приложениях. [1, с. 77]

Цель разработки стандарта сжатия Н.264, поддерживающего всего три профиля, имела прагматический характер. Основными сферами его применения являются:

• цифровое телевизионное вещание,
• устройства хранения визуальной информации,
• системы передачи потокового видео.

Зато он обеспечивает более эффективные механизмы компрессии прямоугольных видеокадров. Например, использование стандарта Н.264 совместно со способом обработки аудиоданных ААС позволяет уменьшить скорость потока данных в системе цифрового наземного телевизионного вещания при передаче одной программы стандартной четкости до 1,5 Мбит/с.

В последние годы предложена поправка к стандарту H.264/AVC – масштабируемое видеокодирование SVC (Scalable Video Coding), обусловленное ростом сетевых возможностей систем инфокоммуникаций.

К настоящему времени разработано приложение к стандарту H.264/AVC, обеспечивающее многоракурсное видеокодирование (MVC – Multiview Video Coding), в котором применяется межракурсное предсказание для устранения статистической избыточности. Благодаря усовершенствованию технологии отображения телевизионных изображений, многоракурсное видео становится востребованным у телезрителей, так как расширяет визуальное впечатление о рассматриваемых объектах за счет возможности интерактивного выбора точки наблюдения.

Система видеокомпрессии MVC стандартизована как приложение 4 к части 10 стандарта MPEG-4 (MPEG-4 Part 10 Appendix 4).

Стремительный рост потока видеоинформации определяет появление и развитие новых мультимедийных и коммуникационных приложений. Следствием этого является потребность в разработке более эффективных стандартов видсокомпрессии (с более высоким значением коэффициента сжатия). [1, с. 77]

H.265/HEVC

Дальнейшее расширение вычислительных возможностей аппаратных средств устройств видсокомпрессии позволило разработать проект нового стандарта H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding – «высокоэффективное видеокодирование»), являющегося логическим развитием стандарта Н.264/AVC. Эксперты MPEG и VCEG заняты в настоящее время принятием решения по элементам нового стандарта, которые, как предполагается, наполовину уменьшат скорость битового потока по сравнению е предыдущими наилучшими вариантами решений при сопоставимом качестве воспроизводимых изображений.

В разрабатываемом стандарте H.265/HEVC предложено использовать следующие механизмы видсокомпрессии:

• Предсказание с компенсацией движения с высоким разрешением. Разрешение вектора движения увеличено от обычно используемого 1/4 пикселя до 1/8 пикселя, что особенно эффективно для видеопоследовательностей с низким разрешением.

• Адаптивный выбор матрицы квантования (Adaptive Quantization Matrix Selection – AQMS). Матрица квантования формируется в процессе работы или выбирается из заранее определенной группы вариантов на уровне макроблока. Выбор основан на критерии R-D (Rate-Distortion, сжатие-ошибка), значение которого фиксируется в битовом потоке.

• Адаптивное кодирование ошибки предсказания (Adaptive Prediction Error Coding – APEC). При повышении точности предсказания корреляция остаточных сигналов уменьшается, поэтому преобразование иногда становится неэффективным для уплотнения энергии. АРЕС позволяет кодировать остаточные данные в области преобразования или в пространственной области с принятием решения и сигнализацией вниз на уровень блока преобразования.

• Увеличение размеров блока для предсказания с компенсацией движения и преобразования. Размер макроблока увеличивается до 32×32 или 64×64 пикселей. Принято также 20-преобразование 16 порядка для остаточных блоков, формируемых устройством компенсации движения, больших или равных 16×16 пикселей.

• Конкурентное предсказание векторов движения. Вместо одного отдельного модуля предсказания вектора движения (как в стандарте H.264/AVC), наборы пространственных, временных и пространственно- временных модулей предсказания конкурируют друг с другом; выигрывает модуль предсказания с наилучшими характеристиками критерия R-D.

• Адаптивный интерполяционный фильтр (Adaptive Interpolation Filter – AIF). Коэффициенты AIF (его импульсная характеристика) уточняются на уровне изображения и кодируются как дополнительная информация.

• Направленное преобразование, зависящее от режима (Mode-Dependent Directional Transform – MDDT). Для режимов внугрикадрового предсказания с сильно выраженной направленностью соответствующие преобразования MDDT вычисляют с помощью сверхточного Wavelet или Карунена-Лоэва преобразования для обозначения высокого уровня энергии вдоль указанных направлений. Причем тип преобразования MDDT привязывается к выбранному режиму внутрикадрового предсказания.

С появлением стандартов сжатия MPEG-4 Visual и Н.264 роль стандарта компрессии MPEG-2 в настоящее время не уменьшилась, так как данные стандарты во многом совместимы, особенно это относится к информационным магистралям. На сегодня в ряде стран стандарт сжатия MPEG-2 является для вещания фактически основным, на функционировании которого основаны работа наземных систем цифрового телевидения DVB-T.

Вследствие того, что большинство используемых ныне абонентских приставок (STB) поддерживают стандарт MPEG-2, он, по крайней мере, в течение нескольких последующих лет останется широко распространенным. [4, с. 78]

MPEG-7

Группа MPEG сейчас работает над следующим стандартом MPEG-7, который будет полностью отличаться от других стандартов этого ряда.

Стандарт MPEG-7 называется «Интерфейс описания мультимедийного контента», то есть он должен стандартизовать набор дескрипторов, пригодных для описания различной мультимедийной продукции. MPEG-7 является стандартом описания аудиовидеоинформации, выходящей за рамки традиционного документа; в данные звука и изображения будут включены аналитические характеристики. Стандарт MPEG-7 обеспечит этикетирование содержания программного материала, позволяющее эффективно выполнять поиск нужного пакета данных на основе текстовых дескрипторов, что может быть полезным в будущих системах телевизионного вещания.

Стандарт MPEG-7, дополняя MPEG-4 Visual, определяет такое описание аудиовизуальных объектов, которое позволяет идентифицировать передаваемые изображения и звуковое сопровождение без декодирования потока данных. Это важное свойство, позволяющее создавать базы и архивы данных для хранения, как телефильмов, так и других телепрограмм в компрессированной форме. Именно появление стандартов MPEG-4 Visual и MPEG-7 создаст реальные возможности для быстрого развития интерактивных служб цифрового телевидения, а также для конвергенции и интеграции цифрового телевидения и Интернета.

Основными областями применения стандарта MPEG-7 будут системы телевизионного вещания, описание аудиовизуальных архивов, сравнение медицинских снимков для диагностики в системах телемедицины и др. [4, с. 79]

Для описания среды, в которой создается мультимедийный контент, разрабатывается специальный стандарт MPEG-21.

RVC-1.2 и другие способы компрессии аудиовидеоданных

К настоящему времени известны и другие способы компрессии аудиовидеоданных. Например, компания Microsoft предложила собственный стандарт сжатия Windows Media Series 9 (WM9) или Video Coding 1 (VC-1), называемый также (Corona), который базируется на исходном стандарте MPEG-4 Visual.

Новый стандарт компрессии, альтернативный Н.264, позволяет осуществлять телевизионное эфирное, кабельное и спутниковое вещание со скоростями потока данных менее 3 Мбит/с на одну программу, обеспечивает высококачественную запись видеоинформации на оптические и магнитные носители, а также передачу видеоинформации по сетям Internet. Одним из существенных преимуществ кодеков данного стандарта является непосредственная возможность работы с чересстрочной разверткой без преобразования в прогрессивную.

Корпорация ВВС (British Broadcasting Corporation – Британская радиовещательная корпорация) пошла по пути создания собственного кодека сжатия Dirac на основе открытой технологии с использованием Wavelet (маленькая волна) – функций, то есть Wavelet-преобразования, и архитектуры на базе длинных групп видеокадров. Dirac – это гибридный видеокодек с компенсацией движения, соответствующий стандартам MPEG. Движение объектов в изображении отслеживается, а полученная информация используется для формирования предсказания последующего кадра, которое квантуется и подвергается статистическому кодированию.

Термин «гибридный» отражает тот факт, что используются как преобразование, так и компенсация движения, благодаря которой устраняется временная избыточность. Система с компенсацией движения отличается применением перекрывающихся блоков, позволяющих отказаться от фильтров подавления блочного шума. При этом достигается высокая эффективность компрессии, в 2,5 раза превышающая коэффициент компрессии кодека стандарта Н.264.

В научно-исследовательском институте телевидения (НИИТ, г. Санкт- Петербург) разработана национальная система видеокомпрессии RVC (Russian Video Coding – российская система видеокодирования), способная заменить MPEG-4. Кодек RVC-1.2, построенный на основе единого механизма декорреляции (трехмерного дискретно-косинусного преобразования – 3D-DCT), отличается адаптивностью и высокой эффективностью, поэтому может использоваться в самых различных системах: вещательных и прикладных телевизионных стандартной и высокой четкости, видеоконференцсвязи, медицинских и дистанционного обучения.

Сравнительный анализ качества изображения в системах с кодеком RVC-1.2 и Н.264 показал, что первый обеспечивает в полтора-два раза меньшую скорость цифрового потока видеоданных высокой четкости при одинаковом уровне качества. Видеокодек RVC-1.2, предложенный НИИТ, прост в реализации и требует гораздо меньшего количества вычислительных операций. Международная презентация российской системы видеокодировании состоялась в сентябре 2010 г.

Базовые принципы видеокомпрессии достаточно глубоко изложены в описании стандарта MPEG-2. Поэтому с методической точки зрения при углубленном изучении техники цифрового телевидения очень важным является детальное изучение стандарта видеокомпрессии MPEG-2, которое одновременно дает хорошее начальное понимание ключевых моментов функционирования стандартов видеокомпрессии более высокого уровня. [4, с. 80]

Источник

Мамчев, Г. В. Цифровое телевизионное вещание. Учебное пособие для ВУЗов / Г. В. Мамчев. — Москва : Горячая линия — Телеком, 2014. — 448 c. — Текст : непосредственный.

Общая оценка материала: 4.9
Оценка незарегистрированных пользователей:
[Total: 23 Average: 5]