Сжатие видеоинформации

Для всех систем сжатия требуется 2 алгоритма: для сжатия данных источника (компрессия) и декомпрессии данных у получателя. Алгоритмы имеют некоторую асимметрию, т.е. они не одинаковы:

1. Алгоритм сжатия (кодирования) может быть медленным, алгоритм декодирования должен быть быстрым.

2. Для видеоконференций кодирование должно происходить в режиме времени, близком к реальному.

3. При сжатии видеоинформации и её декодировании изображение может изменяться, т.е. иногда говорят, что декодирование происходит с потерями.

Одним из первых стандартов является jpeg (Joint Photographic Expert Group) - алгоритм сжатия неподвижных изображений. Каждая точка на экране (пиксел) представляется разложением на три цвета: Red, Green, Blue. При этом на Red отводится 8 бит, Green 8 бит и Blue 8 бит, т.е. 24х битовое RGB видеоизображение. Кодирование осуществляется по следующим этапам:

1. Подготовка блока.

Рассмотрим на основе изображения 640*480. Из значения RGB каждого пиксела выделяют: яркость и два значения цветности. Из них строятся матрицы (Y- яркость, I, Q - цветность). Значения I и Q усредняются по четырем пикселям, т.е. растр преобразуется в размер 240*320. 4 пикселя заменяются на 1. Сжатие является преобразованием с потерями, но человеческому глазу это не видно, т.к. ощущение цветности у человека меньше.

2. Матрица 320*240 преобразуется в матрицу 8*8 точек методом усреднения.

320/8*240/8=1200

Y 640/8*480/8

Общее количество блоков 4800+1200+1200=7200.

3. К каждому блоку применяется так называемое дискретное косинусное преобразование (ДКП). Получается 7200 коэффициентов ДКП.

4. Этап квантования. Коэффициенты ДКП подвергаются квантованию в соответствие с таблицей квантования. Если коэффициенты ДКП 7200, то на выходе квантованное ДКП. Квантование происходит делением коэффициентов ДКП на коэффициенты квантования. Получаем квантованные коэффициенты ДКП.

5. Каждый элементы матрицы квантованных коэффициентов ДКП заменятеся отклонением относительно значения в предыдущем блоке.

6. Элементы матрицы выстраиваются по следующей схеме: в случае повторения значения в ряд выстраивается их число и значения повторений.

7. Полученные значения чисел кодируется кодом Хаффмана. По следующей схеме: