Адаптивные разностные алгоритмы

… могут сжимать данные с коэффициентом порядка 100:1- 160:1, что позволяет разместить на CD-ROM около часа полноценного озвученного видео. Работа этих алгоритмов основана на том, что обычно последующий кадр отличается от предыдущего лишь некоторыми деталями, поэтому, взяв какой-то кадр за базовый, для следующих можно хранить только относительные изменения. При значительных изменениях кадра, например, при монтажной склейке, наезде или панорамировании камеры, автоматически выбирается новый базовый кадр. Для статических изображений коэффициент сжатия, естественно, ниже - порядка 20-30:1. Для аудиоданных применяют свои методы компрессии.

Существует симметричная и асимметричная схемы сжатия данных.

1. При асимметричной схеме информация сжимается в автономном режиме, т.е. одна секунда исходного видео сжимается в течение нескольких секунд или даже минут мощными параллельными компьютерами и помещается на внешний носитель, например CD-ROM. На компьютерах пользователей устанавливаются сравнительно дешевые платы декодирования, обеспечивающие воспроизведение информации мультимедиа в реальном времени.

Достоинства: Использование такой схемы увеличивает коэффициент сжатия, улучшает качество изображения.

Недостаток: пользователь лишен возможности разрабатывать собственные продукты мультимедиа.

2. При симметричной схеме сжатие и развертка происходят в реальном времени на компьютере пользователя, благодаря чему за персональными компьютерами.

Достоинство: любой пользователь имеет возможность производить собственную продукцию, в том числе и коммерческую, не выходя из дома.

Недостатки: несколько падает качество изображения: появляются "смазанные" цвета, картинка как бы расфокусируется.

3. Смешанная схема - разработчик продукта готовит, отлаживает и испытывает продукт мультимедиа на своем компьютере с симметричной схемой, а затем "полуфабрикат" в стандартном формате отсылается на фирму, где его подвергают сжатию на мощном компьютере, с использованием более совершенных алгоритмов и помещают результирующий продукт на CD-ROM.

В настоящее время целый ряд фирм активно ведет разработку алгоритмов сжатия видеоинформации, стремясь достичь коэффициента сжатия порядка 200:1 и выше.

В основе наиболее эффективных алгоритмов лежат различные адаптивные варианты:

· DCT (Discrete Cosine Transform, дискретное косинус-преобразование),

· DPCM (Differential Pulse Code Modulation, разностная импульсно-кодовая модуляция),

· фрактальные методы.

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

Разностные алгоритмы сжатия применимы не только к видео-изображениям, но и к компьютерной графике, что дает возможность применять на обычных персональных компьютерах новый для них вид анимации, а именно покадровую запись рисованных мультфильмов большой продолжительности. Эти мультфильмы могут храниться на диске, а при воспроизведении считываться, распаковываться и выдаваться на экран в реальном времени, обеспечивая те же необходимые для плавного изображения 25-30 кадров в секунду.

При работе с цифровым видеосигналом возникает необходимость обработки и хранения очень больших объёмов информации, например одна минута цифрового видеосигнала с разрешением SIF (сопостовимым с VHS) и цветопередачей true color (миллионы цветов) займёт (288 x 358) пикселов x 24 бита x 25 кадров/с x 60 c = 442 Мб, то есть на носителях, используемых в современных ПК, таких, как компакт-диск (CD-ROM, около 650 Мб) или жесткий диск (несколько гигабайт) сохранить полноценное по времени видео, записанное в таком формате не удастся. С помощью MPEG-сжатия объем видеоинформации можно заметно без заметной деградации изображения.