Стандарты видеокомпрессии

Кодеры, работающие по стандартам MPEG, устраняют пространственную и временную избыточности телевизионного изображения, избыточность телевизионного сигнала и психофизическую избыточность. Методы сокращения пространственной и психофизической избыточностей совпадают с методами стандарта JPEG – это дискретно-косинусное преобразование, квантование на разное количество уровней и кодирование с переменной длинной слова. Временная избыточность сокращается использованием дифференциальной импульсно-кодовой модуляции и компенсации движения при предсказании.

Разработаны несколько стандартов компрессии MPEG. Наиболее известные из них: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4.

MPEG-1 – кодирование изображения и звука при скоростях данных до 1, 5Мбит/с. Такой скорости потока не достичь без уменьшения четкости телевизионного изображения. Поэтому четкость изображения в стандарте MPEG-1 в два раза меньше и по вертикали и по горизонтали, чем в вещательном телевидении 288 строк, 352 строки.

MPEG-2 – обобщенное кодирование изображения и звука с вещательным качеством и качеством телевидения высокой четкости (ТВЧ). Для ТВЧ разрабатывался отдельный стандарт MPEG-3, но на каком-то этапе развития он был объединен со стандартом MPEG-2 и как самостоятельный не существует.

MPEG-4 – кодирование аудиовизуальных объектов. Разрабатывался для организации телеконференций по низкоскоростным линиям связи. По методу компрессии, MPEG-4 стоит на ступень выше первых двух стандартов, т.к. работает не с блоками изображений, а с объектами, т.е. с участками изображений одинаковой яркости и цветности. Ясно, что здесь форма блоков изображений будет произвольной и выбираться самим кодером исходя из условий оптимального кодирования. При этом на приемный конец необходимо передавать информацию о форме блока изображения (при внутрикадровом кодировании) и о изменении этой формы (при межкадровом кодировании). Но количество информации, необходимое для описания яркости (цветности) блока, будет минимальным.

MPEG-2

Наиболее известный из проектов группы MPEG – стандарт MPEG-2. Он определяет кодирование, охватывающее требования широкого круга приложений сферы производства и распределения телевизионных программ и насчитывает уже более 10 спецификаций. Из них можно выделить три:

1. Systems;

2. Video;

3. Audio.

Системная спецификация описывает правила объединения данных видео и звука и объединения данных нескольких программ в единый поток.

Спецификация Видео описывает кодовое представление и процесс декодирования компрессированных изображений (основные методы кодирования описаны в главе Видеокомпрессия).

Спецификация Аудио определяет кодовое представление сигналов звукового сопровождения.