Введение в сжатие видео Дмитрий Ватолин Московский Государственный Университет CS MSU Graphics&Media Lab

Содержание

Слайд 2

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Причины сжатия видео

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Причины сжатия видео

Основные проблемы с видео:
Несжатые данные занимают очень много места
Каналы передачи и возможности хранения ограничены
Пример: Видео 720х576 пикселов 25 кадров в секунду в системе RGB и прогрессивной развертке потребует потока данных примерно в 240 Мбит/сек (т.е. 1.8 Гб в минуту). На DVD-ROM диск размером 4.7Гб войдет всего 2.5 минуты. => Нужно сжатие в 35 раз для записи фильма.

Слайд 3

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Что используется при

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Что используется при
сжатии

Когерентность областей изображения — малое локальное изменение цвета
Избыточность в цветовых плоскостях — используется большая важность яркости для восприятия
Подобие между кадрами — на скорости 25 кадров в секунду соседние кадры, как правило, изменяются незначительно

Слайд 4

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Что используется при

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Что используется при
сжатии

Используется избыточность:
Пространственная (⇒ используется DCT или Wavelet преобразования)
Временная (между кадрами, ⇒ сжимается межкадровая разница)
Цветового пространства (⇒ RGB переводится в YUV и цветовые компоненты прореживаются)

Слайд 5

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Пространственная и временная

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Пространственная и временная
избыточность

Соседние кадры фильма (Терминатор-2)
Пространственная избыточность – цвет большинства соседних точек одинаков.
Временная избыточность – кадры весьма похожи

Слайд 6

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Межкадровая разница

Именно такие

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Межкадровая разница Именно
кадры (с учетом поправки на компенсацию движения) и сжимает кодек. Их больше 99% в потоке.
(Амплитуды – малы, изображение практически однородно)

Слайд 7

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Качество видео

Не существует

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Качество видео Не
метода оценки качества кадра, полностью адекватного человеческому восприятию
Не существует метода оценки пропущенных кадров, полностью адекватного человеческому восприятию
Следствие: Можно декларировать любую степень сжатия в маркетинговых материалах.

Слайд 8

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

PSNR

Базовые метрики –

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ PSNR Базовые метрики
Y-PSNR, U-PSNR, V-PSNR
Хорошо работают только на высоком качестве.

Слайд 9

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Типы кадров в

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Типы кадров в
потоке

I-кадры — независимо сжатые (I-Intrapictures), P-кадры — сжатые с использованием ссылки на одно изображение (P-Predicted), B-кадры — сжатые с использованием ссылки на два изображения (B-Bidirection),

Слайд 10

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Компенсация движения

Простая межкадровая

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Компенсация движения Простая
разница работает плохо при сильном движении в кадре
Алгоритмы компенсации движения отслеживают движение объектов в кадре
Уменьшение межкадровой разницы (увеличение ее степени сжатия)
Необходимость сохранения информации о движении в кадре
Существенно бОльшее время, необходимое для сжатия

Слайд 11

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Компенсация движения (2)

Идеальный

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Компенсация движения (2)
алгоритм: выделение в кадре объектов и компактное описание их движений. Проблема: огромные объемы вычислений и весьма сложные алгоритмы.
Реально используются квадратные блоки, с размером, кратным 8 и достаточно простая организация блоков.

Слайд 12

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Компенсация движения (3)

Для

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Компенсация движения (3)
каждого блока в кадре мы находим похожий в предыдущем кадре в некоторой окрестности положения блока.
Если достаточно похожий блок в предыдущем кадре не найден – блок сжимается независимо (Intra-Blocks).

Слайд 13

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Движение для B-кадра

Для

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Движение для B-кадра
B-кадров у нас появляется возможность выбирать как наиболее близкий блок из любого кадра, так и интерполировать блоки из двух кадров.

Слайд 14

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/

Сжатие межкадровой разности

Классическая

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) http://www.compression.ru/video/ Сжатие межкадровой разности
схема сжатия межкадровой разницы очень похожа на сжатие JPEG: блоки 8х8 сжимаются помощью дискретного косинусного преобразования
Имя файла: Введение-в-сжатие-видео-Дмитрий-Ватолин-Московский-Государственный-Университет-CS-MSU-Graphics&Media-Lab.pptx
Количество просмотров: 464
Количество скачиваний: 1