Типы кодеков видео

Словарь

Оцифровка и сжатие в компьютере

Оцифровка и сжатие в цифровой камере

Если оцифровка и сжатие выполняются с использованием схем, встроенных в камеру, то чисто цифровой сигнал (поток данных) передается в ПК с помощью высокоскоростного интерфейса. Поток данных, полученных видеокамерой, должен отвечать определенному стандарту (обычно - DV), в котором оговаривается скорость передачи потока данных, а, следовательно, и степень применяемого сжатия.

Если оцифровка выполняется внутри камеры, по кабелям передаются и записываются на ленту только цифровые сигналы (которые сопротивляются искажению).

Сжатие применяется к чистому сигналу возле его источника, поэтому оно может оказаться гораздо более эффективным.

Недостатком оцифровки в камере является отсутствие контроля над этим процессом со стороны пользователя.

Когда аналоговый сигнал передается по кабелю даже на небольшие расстояния, он неизбежно искажается из-за шума. Шум также накапливается, когда аналоговые данные записываются на магнитную ленту.

Если оцифровка выполняется на ПК, аналоговый видеосигнал подается на вход платы оцифровки, подключенной к ПК. В этой плате аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму. Цифровые данные сжимаются в карте до передачи их на диск для хранения или передачи по сети. При этом возможны ситуации:

n Можно выполнить сжатие с использованием программного обеспечения, использующего центральный процессор ПК. Соответствующее программное обеспечение обычно позволяет пользователю управлять параметрами сжатия, использовать компромиссы между качеством изображения и скоростью передачи данных (а следовательно, размером файла).

n Согласно другой схеме можно подавать аналоговый сигнал на внешнее устройство (аппаратные кодеки), переводящее сигнал в цифровую форму, который затем пересылается на ПК посредством интерфейса FireWire.

n Кодер (англ. coder, encoder) - программа и/или устройство, используемые для преобразования информации из одного вида в другой (кодирование).

n Декодер (англ. decoder) - по сути то же, что и кодер, но осуществляет преобразование в обратном направлении.

n Кодек (англ. codec) - кодер и декодер в одном блоке.

n Степень сжатия - отношение размера входного (некодированного) файла к размеру выходного (кодированного) файла. Например, степень сжатия 11:1 означает, что закодированный файл в 12 раз меньше оригинала.

n Битрейт (англ. bitrate) - количество бит, отведенное для записи единицы времени аудио-информации. Измеряют обычно в кб/с, то есть килобит в секунду (англ. kb/s или kbps).

n Большинство кодеков для звуковых и визуальных данных используют сжатие с потерями, чтобы получать приемлемый размер готового (сжатого) файла. Существуют также кодеки, сжимающие без потерь (англ. lossless codecs). Но для большинства применений выгоднее кодеки с потерями информации, так как малозаметное ухудшение качества оправдывается значительным уменьшением объема данных. Почти единственное исключение — ситуация, когда данные будут подвергаться дальнейшей обработке: в этом случае повторяющиеся потери на кодировании/декодировании окажут серьезное влияние на качество.

n ffdshow

n indeo

n mjpeg

n DivX

n DV Video Encoder

n Helix

n TSCC

n PCM

n H.264

n Windows Media Video

Алгоритмы сжатия видео работают с оцифрованным видео, состоящим из последовательности растровых изображений. Существует два подхода к сжатию этой последовательности:

n по отдельности сжимать каждое неподвижное изображение (пространственное или внутрикадровое сжатие)

n записывать отличие ряда последовательности кадров (временное или межкадровое сжатие).

Разные кодеки используют свои определенные алгоритмы сжатия. Современные видеокодеки сжимают не только видеоизображение, но и звук. В этом случае необходимо добиться синхронизации потока видео- и аудиоданных. Чтобы видеоданные успевали выводиться на экран, необходимо обеспечить их быстрое декодирование (восстановление).

Для движущихся изображений и аудиоинформации используют алгоритмы предикативного кодирования (Predictive Coding), базирующиеся на использовании части информации из предыдущего кадра или соседних строк видеоизображения:

§ простое дельта-кодирование

§ адаптивное дельта-кодирование (DPCM-Differential Pulse Code Modulation, разностная импульсно-кодовая модуляция)

§ дискретное косинус-преобразование (DCT-Discrete Cosine Transform)

§ фрактальное преобразование и др. В частности, при фрактальном преобразовании кривые изображения аппроксимируются математическими выражениями, по которым затем восстанавливается изображение.

Алгоритмы реализуются аппаратно - в виде специальных микросхем или “firmware” - записанной в ПЗУ программы, либо чисто программно.

Предусматривается возможность вариации коэффициента сжатия, что позволяет находить желаемый компромисс между качеством восстанавливаемого изображения и степенью сжатия.