1.7.3. Типы видео и его сжатие

Технологии поддержки компьютерного видео имеют свою интересную историю эволюции электронных изображений, которую отражает следующая цепочка развития: аналоговое телевидение → аналоговое видео → цифровое видео → компьютерное видео.

Как известно, существует два типа видео: аналоговое (композитное и компонентное) и цифровое [4, 47].

Композитное (совмещенное) аналоговое видео комбинирует все видеокомпоненты (яркость, цвет, синхронизацию и т.д.) в один сигнал, что снижает качество (неточная передача цвета, недостаточно чистая картинка). К композитным относятся форматы VHS, Video-8. Композитный сигнал соответствует так называемому полному цветному телевизионному сигналу. Из-за своих недостатков композитное видео уступило дорогу компонентному.

Развитием композитного видео явилось S-Video (S – от слова Separate – раздельный), где используются уже два раздельных композитных видеосигнала: яркости с синхроимпульсами (Y) и модулированные цветовые сигналы (C). Его другое обозначение – Y/C. Качество изображения при этом выше, чем у VHS, так как полосы частот специально не ограничиваются. Примеры форматов: S-VHS, Hi-8.

Следующим шагом в повышении качества является переход к компонентному аналоговому видео, где различные видеокомпоненты представлены как независимые сигналы. Примеры: Betacam, Betacam SP, M II.

Общий недостаток аналогового видео: при копировании дубль всегда уступает оригиналу по качеству (как в фотографии).

Цифровое видео лишено этого недостатка. И хотя многие профессионалы еще пользуются видеолентой при хранении исходного материала для получения цифрового видео, использование ПК дает прямой доступ к любому видеофрагменту, широкие возможности обработки (редактирования, сжатия).

Цифровое видео – последовательность видеоизображений в двоичном представлении, предназначенная для воспроизведения на цифровом мониторе. Видеоматериал определенного качества (с конкретными значениями исходных параметров) в общем случае может оцифровываться с различной частотой и глубиной (бит/пиксел). И чем выше частота и глубина оцифровки, тем более качественным будет описание, но тем больше будет и объем данных. Поэтому цифровые видеоданные обычно хранятся в сжатом виде. Формат хранения зависит от специфики использования и носителя информации.

Потоковое цифровое видео – метод передачи цифрового видео по сетям от сервера к клиенту в РВ и в изначальном виде, без промежуточного этапа компрессии, в виде непрерывного потока. При этом на клиентской части декомпрессии не требуется. В среде передачи потокового видео, благодаря быстрому соединению, изображения воспроизводятся в оригинальном виде.

Таким образом, цифровое видео можно передавать и распространять по Internet в виде файлов или потоков, что является его существенным преимуществом по сравнению с аналоговым видео. На Web-сайтах и серверах Intranet можно размещать цифровые видеоролики или осуществлять потоковое видеовещание. Видеофайлы можно каталогизировать, осуществлять по ним поиск, многократно рассылать по Сети, причем качество всегда останется на уровне оригинала.

Особенности сжатия видеоинформации. Сжатие бывает:

• обычное (в РВ) и с пропусками кадров;

• симметричное (1/1) и асимметричное (например, 150/1, когда 1 минута сжатого соответствует 150 минутам РВ);

• с потерей качества и без потери качества;

• видеопотока (межкадровое) и покадровое (внутрикадровое).

Межкадровое сжатие использует систему ключевых и дельта-фреймов – специальных кадров, с помощью которых устраняется избыточная информация. Если ключевой фрейм содержит полную информацию, то в дельта-фреймы записываются только межкадровые изменения. Во время декомпрессии вся информация восстанавливается относительно ключевых фреймов.

Методы сжатия данных используют специальные математические алгоритмы для устранения, группировки и/или усреднения схожих данных, присутствующих в видеосигнале. Выбор конкретного алгоритма зависит от цели. Алгоритмов сжатия видеоинформации достаточно много, но только Motion-JPEG, MPEG-1 и MPEG-2 признаны международными стандартами. Получили известность также технология Sorenson Video и другие [4, 47].