3.4. Форматы

3.4.1. Motion JPEG

Технология сжатия видеопоследовательностей посредством применения сжатия JPEG к каждому кадру называется Motion JPEG (MJPEG) , хотя здесь нужно помнить, что JPEG − это стандарт, a MJPEG − это всего лишь свободно определённый путь сжатия видео.

Не путайте с MPEG!

Рис. 3.8. Группа форматов цифрового видео, использующих алгоритм сжатия с потерями, в основе которого лежит метод JPEG. Данная модель даёт хорошее представление о повышении сложности, увеличении степени сжатия и улучшении чёткости изображения при переходе от формата JPEG к H.261 и далее к MPEG. Стандарт MPEG1 является подмножеством стандарта MPEG2

3.4.2. DV

В сжатии DV [10] используется дискретное косинус-преобразование (ДКП) с последующим квантованием, которое уменьшает объём данных в видеопотоке. Кроме того, из-за некоторых особенностей этого формата при постоянной скорости передачи 25 Мбит/с (3,25 Мбайт/с) получается более качественное изображение, чем может дать MJPEG.

Блоки размером 8x8 пикселей каждого кадра преобразуются с использованием ДКП и квантуются; затем к зигзагообразной последовательности применяются групповое кодирование и кодирование Хаффмана, как и в схеме сжатия JPEG. Однако имеется ряд существенных отличий.

Во-первых, можно двумя способами применять ДКП к 64 пикселям каждого блока. Если кадр статичен (или почти статичен) и изображения в полукадрах не различаются, преобразование применяется ко всему блоку размером 8х8 и в нём задействуются чередующиеся строки чётного и нечётного полукадров. Однако если запечатлено значительное движение и полукадры сильно отличаются, блок разбивается на два блока размером 8x4, каждый из которых преобразуется независимо. Это даёт более эффективное сжатие кадров с движением.

Во-вторых, к блокам, составляющим кадр, применяется тщательно разработанный процесс переупорядочения, чтобы максимально использовать пространство, доступное для хранения коэффициентов. Поток DV должен использовать точно 25 Мбит для хранения каждой секунды видео; для хранения каждого блока пикселей размером 8x8 выделено 14 байт. Для одних блоков, преобразованное представление которых содержит много нулевых коэффициентов, это может быть слишком много, тогда как для других блоков придётся сокращать данные, чтобы привести представление к требуемому размеру. Чтобы доступные биты можно было распределять между парами кадров, коэффициенты соотносятся с байтами не по блочному принципу, а в пределах большого "сегмента видео". Каждый такой сегмент строится следующим образом: систематически берутся блоки размером 8х8 из пяти различных областей кадра. Данный процесс называется перетасовкой (shuffling). Перетасовка усредняет количество деталей в каждом сегменте видео. Без неё части картины с мелкими деталями придётся сжимать сильнее, чем менее детализированные части, чтобы поддержать равномерную частоту передачи. С перетасовкой детали распределяются по сегменту, упрощая эффективное сжатие всей картины.

Из-за этих дополнительных этапов процесса сжатия цифрового видео при скорости передачи данных 25 Мбит/с обеспечивается лучшее качество, чем при такой же скорости может дать MJPEG.