Стандарты сжатия видео

стандарты сжатия видеоВ предыдущем посте Вы познакомились с основными характеристиками цифрового видео, а сегодня Вас ждет информация о наиболее популярных стандартах сжатия видео.

А зачем необходимо сжимать видео?

Одна минута чистого несжатого оцифрованного звука занимает на жестком диске компьютера около 10 Мбайт, вследствие чего, в подавляющем большинстве, музыкальные файлы хранятся в сжатом виде ради экономии места.

А сколько же занимает одна минута несжатого видео?

Например, для размещения 60-секундного ролика с частотой 30 кадров в  секунду, разрешением 720×576 пикселей и 16-битной глубиной цвета потребуется около полутора гигабайт свободного дискового пространства!

И это без учета звуковой дорожки.

После этих цифр, наверное, уже не нужно объяснять, почему цифровое видео хранится в наших компьютерах исключительно в сжатом виде.

Для сжатия цифровых мультимедиа файлов используются специальные программы — кодеки. Это своеобразная формула, которая определяет, каким образом можно «упаковать» видео контент.

видео кодекиЛюбая операционная система изначально содержит некий набор кодеков, но, как правило, их недостаточно для воспроизведения определенных форматов видеофайлов.

Кодеки преобразуют данные в особый файл, который называют контейнером. Контейнер — это специальная оболочка, в которой хранится зашифрованная с помощью кодеков информация.

В контейнере может храниться информация разного качества, в частности, изображения, аудио, видео и субтитры.

Разные виды контейнеров определяют объем и качество информации, которая может быть в нем сохранена, но при этом не влияют на способы кодирования данных.

Существует несколько десятков популярных форматов сжатия, которые используют разные алгоритмы компрессии, которые соответственно дают разные результаты.

DV (Digital Video) – один из самых первых алгоритмов сжатия для видеопотока.

Формат DV обеспечивает невысокую степень сжатия данных (5:1) и характеризуется высоким битрейтом, за счет чего выходящий видеофайл получается довольно большого размера.

Так одна минута DV-видео занимает около 200 Мб (1 час – 12 Гб) на цифровых носителях информации.

Наиболее часто этот формат используется для сжатия при видеосъемке с помощью бытовых цифровых камер. При этом из-за небольшого коэффициента сжатия отснятые материалы получаются очень высокого качества, а сама процедура компрессии, которая происходит в реальном времени, не требует мощных технических компонентов.

Правда, хранить видео на домашнем компьютере и тем более оптических дисках в DV-формате все-таки неудобно, уж слишком много оно занимает места. Так что специалистам пришлось задуматься о дополнительных алгоритмах сжатия, с помощью которых удалось бы сократить размер цифрового фильма еще в несколько раз.

MPEG (Moving Picture Experts Group) – целое семейство стандартов сжатия цифровой информации, разработанное экспертной группой специалистов в 1988 году.

стандарты сжатия видеоПервым плодом их творения стал исходный стандарт видео и аудио компрессии MPEG-1, а в 1993 году была разработана его спецификация Video CD (VCD), которая и известна многим пользователям. Из названия видно, что VCD является форматом для хранения сжатого видео со звуком на обычных компакт дисках.

Использование для кодирования алгоритмов MPEG-1 позволяет получать видеопоток шириной до 1,5 Мбит в секунду с разрешением кадра 352×288 точек для PAL или 352×240 для NTSC, после чего на обычном CD может уместиться 74 минуты видео со звуком качества VHS (как у обычного видеомагнитофона).

В 1995 году увидел свет популярнейший стандарт MPEG-2, который впоследствии получил широкое распространение в цифровых видеодисках DVD, а также при передаче сигнала кабельного и спутникового телевидения.

Качество картинки здесь значительно выше, а средняя максимальная ширина потока в 7 раз выше, чем у Video CD. Еще одним неоспоримым преимуществом MPEG-2 является возможность сохранения пятиканальной аудиодорожки (Dolby Digital 5.1 и DTS) .

Максимальная емкость двухслойного DVD диска (DVD-9) составляет 8,5 Гбайт, на который можно записать до трех часов видео с полным качеством. Убедилась в этом сама, записывая вчера внуку его любимую серию мультфильмов Sonic X.

Если же Вам предлагают DVD сразу с несколькими фильмами, то знайте, что, скорее всего Вас ожидает низкосортная картинка уровня Video CD с очень низким разрешением и битрейтом.

Вместе с MPEG-2, приблизительно в тоже время, начал разрабатываться новый стандарт MPEG-3, предназначенный для кодирования аудио и видеопотоков в телевидении высокой чёткости со скоростью передачи данных от 20 до 40 Мбит/с.  Но довольно скоро выяснилось, что для этих задач можно использовать несколько модифицированную версию стандарта MPEG-2, после чего все дальнейшие разработки MPEG-3 были прекращены и на сегодняшний день этот стандарт не используется.

Стоит отметить, что довольно часто термин «MPEG-3» многие пользователи ассоциируют с популярной технологией сжатия звука MP3. Но это в корне не верно, так как ее правильное название — MPEG-1 Audio Layer 3.

Наконец, в 1998 году появилось новое семейство форматов сжатия видео – MPEG-4.

Разрабатывалось оно с целью улучшения качества картинки при низкой скорости потока. Прежний стандарт MPEG-2, рассчитанный на высокий битрейт, с этой задачей справиться не мог, так что алгоритмы сжатия пришлось серьезно модифицировать. Также MPEG-2 не походит и для хранения видео высокой четкости (HD) с разрешениями от 1280×720 до 1920×1080 пикселей, которое все больше и больше набирает популярность.

На сегодняшний день MPEG-4 является основным стандартом сжатия мультимедиа контента, и хотя DVD списывать со счетов еще рано, практически все современные фото и видеокамеры снимают в HD-качестве.

Так что для сохранения видео с таких устройств на компьютер, в любом случае придется ориентироваться на кодеки семейства MPEG-4.

Завтра мы более детально познакомимся с видео кодеками.

P.S. Не забудьте поделиться с друзьями этой информацией.

Стандарты сжатия видео

   3 голоса
Средняя оценка: 5 из 5
Если Вам информация оказалась полезной, выразите свое "спасибо" нажатием на кнопочки ниже. Расскажите друзьям. Спасибо :)
Оставьте свой комментарий:

на Блоге
в Вконтакте
в Фейсбук