Владимир Вуль - Электронные издания

Различие между кадрами в обычной видеопоследовательности, как правило, невелико. Поэтому, если кодировать не целиком каждый фрейм, а лишь отличия каждого последующего фрейма от предыдущего, то объем данных, характеризующий каждый фрейм, существенно уменьшится. Это так называемое межфреймовое дельта-сжатие или компенсация движения. Применение типовых схем компенсации движения позволяет довести суммарный коэффициент сжатия видеопоследовательности до 200 и более.

3.5.3. Форматы цифрового видео

В этом разделе мы проанализируем характерные форматы представления цифрового видео, такие как QuickTime фирмы Apple, MPEG комитета Motion Picture Expert Group и AVI фирмы Microsoft.

Общая черта всех популярных форматов цифровых видеофайлов состоит в том, что основная часть любого из них – это система сжатия и восстановления видеоданных (compression/decompression – сокращенно codec), называемая кодеком. Обычно программы, поддерживающие основные форматы видеофайлов, позволяют замещать старые кодеки на новые, более совершенные по мере разработки последних. Такой подход позволил легко адаптировать форматы видеофайлов и поддерживающие их программы к новым технологиям, как только те становились доступными.

Исходные релизы форматов QuickTime и VfW (Video for Windows – один из простых форматов фирмы Microsoft, который использовался в начале и середине 90-х годов) содержали очень простые кодеки, так как уровень развития компьютерной техники того периода не мог обеспечить применения более качественных методов, требовавших значительно более высокого уровня вычислительного ресурса. По мере совершенствования компьютерных технологий стало возможным использовать более эффективные методы сжатия и распаковки, что привело к применению новых кодеков.

К наиболее известным и широко применяемым форматам следует отнести QuickTime фирмы Apple. Под этим именем объединены 2 различных понятия. Для пользователей – это стандартный способ работы с потоковыми данными, такими как видео и аудио. Для производителей – это гибкое средство разработки приложений, совершенствующееся по мере развития технологий. Формат пригоден для работы с любой времязависимой информацией. Видеофильмы в этом формате могут содержать несколько видео– и аудиодорожек. Таким образом, фильм в этом формате может иметь многоязыковую поддержку, а также содержать MIDI-информацию для управления внешним синтезатором. Продолжительность событий на каждой из дорожек также может быть различной. Можно также накладывать друг на друга несколько видеодорожек. Это создает определенные возможности для усиления комплексного эмоционального воздействия на зрителя и слушателя.

Формат был создан первоначально для платформы Macintosh для хранения аудио– и видеоданных на магнитных и оптических носителях. Сейчас он используется и в оболочке Windows. Предусмотрен специальный набор средств, называемый Movie Toolbox, который обеспечивает редактирование и модификацию видеофильмов в данном формате, т. е. можно вклеивать, вырезать, копировать и редактировать отдельные видеофрагменты таким же образом, как это делается при профессиональном монтаже обычного кино. Данные в этом формате можно хранить на магнитном или компакт-диске в виде обычного файла, а также помещать на цифровой видеомагнитофон.

Набор средств Movie Toolbox определяет 6 методов сжатия, используемых при хранении видеофильмов в этом формате. Перечислим эти методы.

✓ Photo Compressor – предназначен для сжатия отдельных изображений с глубиной цвета от 8 до 24 бит (для сжатия фреймов или видеокадров обычно используется метод JPEG).

✓ Video Compressor – метод сжатия видеопоследовательностей с потерями, основанный на преобразовании пространственного спектра и временном сжатии. Глубина цвета – 24 бита. Метод отличается высокой скоростью распаковки сжатого видеоряда.

✓ Сompact Video Compressor – также метод сжатия с потерями, пригодный для 16– и 24-битного представления цвета. Отличается более высоким качеством и большим коэффициентом сжатия по сравнению с предыдущим, но требует значительных затрат времени на выполнение начального сжатия информации.

✓ Animation Compressor – метод сжатия анимационных последовательностей, основанный на применении алгоритма группового кодирования, рассмотренного в разд. 3.3. Используется как в варианте с потерями, так и без потерь. Работает с любой глубиной цвета.

✓ Graphic Compressor – предназначен для быстрого сжатия и распаковки 8-битовых неподвижных изображений и их последовательностей. Коэффициент сжатия невелик. Применяется при хранении информации на устройствах с низкой скоростью обмена данными, типа компакт– или DVD-дисков.