|
Ïðèåì ñïóòíèêîâîãî ñèãíàëà
|
Êíèãà ñòàòåé î ñïóòíèêîâîì ïðèåìå, òåõíîëîãèÿõ, ìåòîäàõ îáðàáîòêè, îñíîâíûõ ïîíÿòèÿõ è òåðìèíàõ â ñïóòíèêîâîé òåðìèíîëîãèè è Èíòåðíåòà. Áîëüøèíñòâî ñòàòåé, îïèñàííûå íèæå, íå ÿâëÿþòñÿ ëè÷íûì èçîáðåòåíèåì àâòîðà. Àâòîð ïåðåäàþò íàèáîëåå èíòåðåñíûå ïî åãî ìíåíèþ ñòàòüè îïèñûâàåìûå íà ôîðóìàõ è äðóãèõ ñàéòîâ. |
|
Ñåìåéñòâî ôîðìàòîâ MPEG
(mpeg, mpeg-2, HDTV)
Õàðàêòåðèñòèêè ôîðìàòîâ, ñðàâíåíèå, èñòîðèÿ âîçíèêíîâåíèÿ è ðàçâèòèÿ
Âñòóïëåíèå
Ïðàðîäèòåëü ýòîãî ôîðìàòà - MPEG-1, íå êîëåáëÿñü ìîæíî íàçâàòü ïîèñòèíå ðåâîëþöèîííûì, âåäü äî íåãî íè÷åãî ïîäîáíîãî íå ñóùåñòâîâàëî. Ïåðâûå âèäåîäèñêè è ñïóòíèêîâûå òåëåïåðåäà÷è â ôîðìàòå MPEG-1 êàçàëèñü ÷óäîì - òàêîå êà÷åñòâî ïðè òàêîì îòíîñèòåëüíî íèçêîì áèòðåéòå. Ñæàòîå öèôðîâîå âèäåî èìåëî êà÷åñòâî ñîïîñòàâèìîå ñ êà÷åñòâîì áûòîâîãî âèäåîìàãíèòîôîíà è èìåëî ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãîâûìè íîñèòåëÿìè ìàññó ïðåèìóùåñòâ. Íî âðåìÿ øëî, ïðîãðåññ â îáëàñòè öèôðîâûõ òåõíîëîãèé øàãàë ñåìèìèëüíûìè øàãàìè, è âîò ñòàðè÷êó MPEG-1 ïîíàäîáèëàñü ñóùåñòâåííàÿ äîðàáîòêà, ÷òîáû óãíàòüñÿ çà ÷óäåñàìè íàóêè è òåõíèêè.  ðåçóëüòàòå âîçíèê ôîðìàò MPEG-2, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ íå ðåâîëþöèîííûì, à ñêîðåå, ýâîëþöèîííûì ôîðìàòîì, âîçíèêíóâ â ðåçóëüòàòå ïåðåäåëêè MPEG-1 ïîä íóæäû çàêàç÷èêîâ. À çàêàç÷èêàìè äàííîãî ôîðìàòà ÿâëÿëèñü êðóïíåéøèå ìàññìåäèà-êîìïàíèè, êîòîðûå ñäåëàëè ñòàâêó íà ñïóòíèêîâîå òåëåâèäåíèå è íåëèíåéíûé öèôðîâîé âèäåîìîíòàæ.
Ýòî ñåé÷àñ ôîðìàò MPEG-2 àññîöèèðóåòñÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü ñ DVD-äèñêàìè, à â 1992 ãîäó, êîãäà ñòàðòîâàëè ðàáîòû ïî ñîçäàíèþ ýòîãî ôîðìàòà, íå ñóùåñòâîâàëî øèðîêî äîñòóïíûõ íîñèòåëåé, íà êîòîðûå ìîæíî áûëî áû çàïèñàòü âèäåîèíôîðìàöèþ ñæàòóþ MPEG-2, íî ñàìîå ãëàâíîå, êîìïüþòåðíàÿ òåõíèêà òîãî âðåìåíè íå ìîãëà îáåñïå÷èòü íóæíóþ ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ - îò 2 äî 9 Ìáèò â ñåêóíäó. Çàòî äàííûé êàíàë ìîãëî îáåñïå÷èòü ñïóòíèêîâîå òåëåâèäåíèå ñ íîâåéøèì ïî òåì âðåìåíàì îáîðóäîâàíèåì. Òàêèå âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ê êàíàëó âîâñå íå îçíà÷àëè, ÷òî ñòåïåíü ñæàòèÿ MPEG-2 íèæå, ÷åì ó MPEG-1, íàîáîðîò, çíà÷èòåëüíî âûøå! À âîò ðàçðåøåíèå èçîáðàæåíèÿ è êîëè÷åñòâî êàäðîâ â ñåêóíäó çíà÷èòåëüíî áîëüøå, òàê êàê èìåííî âûñîêîå êà÷åñòâî ïðè ðàçóìíîì áèòðåéòå è áûëî òîé îñíîâíîé öåëüþ, êîòîðóþ ïîñòàâèëè ïåðåä êîìèòåòîì MPEG çàêàç÷èêè. Èìåííî áëàãîäàðÿ MPEG-2 è ñòàëî âîçìîæíî ïîÿâëåíèå òåëåâèäåíèÿ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ - HDTV, â êîòîðîì èçîáðàæåíèå íàìíîãî ÷åò÷å, ÷åì ó îáû÷íîãî òåëåâèäåíèÿ.
Ñïóñòÿ íåñêîëüêî ëåò ïîñëå íà÷àëà ðàáîò, â îêòÿáðå 1995 ãîäà ÷åðåç êîñìè÷åñêèé òåëåâèçèîííûé ñïóòíèê "Pan Am Sat" áûëî îñóùåñòâëåíî ïåðâîå 20-êàíàëüíîå ÒÂ-âåùàíèå èñïîëüçóþùåå ñòàíäàðò MPEG-2. Ñïóòíèê îñóùåñòâëÿë è äî ñèõ ïîð îñóùåñòâëÿåò òðàíñëÿöèþ íà òåððèòîðèè Ñêàíäèíàâèè, Áåëüãèè, Íèäåðëàíäîâ, Ëþêñåìáóðãà, Áëèæíåãî Âîñòîêà è Àôðèêè.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èäåò øèðîêàÿ ýêñïàíñèÿ HDTV íà Äàëüíåì Âîñòîêå - â ßïîíèè è Êèòàå.
Âèäåîïîòîêè ñæàòûå MPEG-2 ñ áèòðåéòîì 9 Ìáèò â ñåêóíäó èñïîëüçóþòñÿ ïðè ñòóäèéíîé çàïèñè è â âûñîêîêà÷åñòâåííîì öèôðîâîì âèäåîìîíòàæå.
Ñ ïîÿâëåíèåì ïåðâûõ DVD-ïðîèãðûâàòåëåé, îáëàäàþùèõ êîëîññàëüíîé åìêîñòüþ è îòíîñèòåëüíî äîñòóïíîé öåíîé, MPEG-2, ÷òî âïîëíå åñòåñòâåííî áûë âûáðàí â êà÷åñòâå îñíîâíîãî ôîðìàòà êîìïðåññèè âèäåîäàííûõ çà åãî âûñîêîå êà÷åñòâî è âûñîêóþ ñòåïåíü ñæàòèÿ. Èìåííî ôèëüìû, èñïîëüçóþùèå MPEG-2, äî ñèõ ïîð ÿâëÿþòñÿ ãëàâíåéøèì àðãóìåíòîì â ïîëüçó DVD.
Çàêîí÷èì ñ ðåòðîñïåêòèâíûì îáçîðîì MPEG-2 è ïîïûòàåìñÿ ïîêîïàòüñÿ â åãî âíóòðåííîñòÿõ. Êàê óæå ãîâîðèëîñü, MPEG-2 ôîðìàò ýâîëþöèîííûé, èìåííî ïîýòîìó óìåñòíî åãî ðàññìàòðèâàòü, ñðàâíèâàÿ ñ åãî èìåíèòûì ïðàðîäèòåëåì MPEG-1, ñ óêàçàíèåì, ÷òî æå íîâîãî áûëî âíåñåíî â èñõîäíûé ôîðìàò.
MPEG-2. ×òî íîâîãî?
Íàäî ñêàçàòü, ðàçðàáîò÷èêè MPEG-2 ïîäîøëè ê ðåøåíèþ ïîñòàâëåííîé ïðîáëåìû òâîð÷åñêè. Ìîçãîâîé øòóðì, ðàçâÿçàííûé ïî ïîâîäó èçûñêàíèÿ âîçìîæíîñòè óäàëåíèÿ ëèøíèõ áèòîâ è áàéòîâ èç è áåç òîãî óæå ñæàòîãî èçîáðàæåíèÿ (âñïîìíèòå, óæå ñóùåñòâîâàë MPEG-1, òåïåðü íóæíî áûëî óæàòü åãî) áûë íà÷àò ñðàçó ñ òðåõ ñòîðîí. Ïîìèìî óëó÷øåíèÿ àëãîðèòìîâ êîìïðåññèè âèäåî (îäíà ñòîðîíà) è àóäèî (äðóãàÿ) áûë íàéäåí àëüòåðíàòèâíûé ïóòü óìåíüøåíèÿ ðàçìåðà êîíå÷íîãî ôàéëà ïðåæäå ðàíåå íå èñïîëüçîâàâøèéñÿ.
Êàê ñòàëî èçâåñòíî èç èññëåäîâàíèé êîìèòåòà MPEG, ñâûøå 95% âèäåîäàííûõ, òàê èëè èíà÷å, ïîâòîðÿþòñÿ â ðàçíûõ êàäðàõ, ïðè÷åì íåîäíîêðàòíî. Ýòè äàííûå ÿâëÿþòñÿ áàëëàñòíûìè èëè, åñëè èñïîëüçîâàòü òåðìèí, ïðåäëîæåííûé êîìèòåòîì MPEG, èçáûòî÷íûìè. Èçáûòî÷íûå äàííûå óäàëÿþòñÿ ïðàêòè÷åñêè áåç óùåðáà äëÿ èçîáðàæåíèÿ, íà ìåñòî ïîâòîðÿþùèåñÿ ó÷àñòêîâ ïðè âîñïðîèçâåäåíèè ïîäñòàâëÿåòñÿ îäèí åäèíñòâåííûé îðèãèíàëüíûé ôðàãìåíò. Ê óæå èçâåñòíûì àëãîðèòìàì ñæàòèÿ è óäàëåíèÿ èçáûòî÷íîé èíôîðìàöèè, êîòîðûå âñòðå÷àëèñü íàì â ôîðìàòå MPEG-1, äîáàâèëñÿ åùå îäèí, ïî-âèäèìîìó, íàèáîëåå ýôôåêòèâíûé. Ïîñëå ðàçáèâêè âèäåîïîòîêà íà ôðåéìû, äàííûé àëãîðèòì àíàëèçèðóåò ñîäåðæèìîå î÷åðåäíîãî ôðåéìà íà ïðåäìåò ïîâòîðÿþùèõñÿ, èçáûòî÷íûõ äàííûõ. Ñîñòàâëÿåòñÿ ñïèñîê îðèãèíàëüíûõ ó÷àñòêîâ è òàáëèöà ó÷àñòêîâ ïîâòîðÿþùèõñÿ. Îðèãèíàëû ñîõðàíÿþòñÿ, êîïèè óäàëÿþòñÿ, à òàáëèöà ïîâòîðÿþùèõñÿ ó÷àñòêîâ èñïîëüçóåòñÿ ïðè äåêîäèðîâàíèè ñæàòîãî âèäåîïîòîêà. Ðåçóëüòàòîì ðàáîòû àëãîðèòìà óäàëåíèÿ èçáûòî÷íîé èíôîðìàöèè ÿâëÿåòñÿ ïðåâîñõîäíîå âûñîêî÷åòêîå èçîáðàæåíèå ïðè íèçêîì áèòðåéòå. Ïîäîáíîå ñîîòíîøåíèå ðàçìåð/êà÷åñòâî äî ïîÿâëåíèÿ MPEG-2 ñ÷èòàëîñü íåäîñòèæèìûì.
Íî è ó ýòîãî àëãîðèòìà åñòü îãðàíè÷åíèÿ. Íàïðèìåð, ïîâòîðÿþùèåñÿ ôðàãìåíòû äîëæíû áûòü äîñòàòî÷íî êðóïíûìè, èíà÷å ïðèøëîñü áû çàâîäèòü çàïèñü â òàáëèöå ïîâòîðÿþùèõñÿ ó÷àñòêîâ ÷óòü ëè íå íà êàæäûé ïèêñåë, ÷òî ñâåëî áû ïîëüçó îò òàáëèöû ê íóëþ, òàê êàê åå ðàçìåð ïðåâûøàë áû ðàçìåð ôðåéìà. È åùå îíî îáñòîÿòåëüñòâî äåëàåò ýòîò àëãîðèòì ìåíåå ýôôåêòèâíûì - íàèáîëåå ïîëåçíûì è ýôôåêòèâíûì áûëî áû ïðèìåíåíèå ýòîãî àëãîðèòìà íå ê îòäåëüíûì ôðåéìàì, à êî âñåìó âèäåîðîëèêó â öåëîì, òàê êàê âåðîÿòíîñòü íàõîæäåíèÿ ïîâòîðÿþùèõñÿ ó÷àñòêîâ â áîëüøîì âèäåîó÷àñòêå íàìíîãî âûøå, ÷åì â îòäåëüíî âçÿòîì ôðåéìå. Äà è ñóììàðíûé ðàçìåð òàáëèö äëÿ âñåõ ôðåéìîâ íàìíîãî áîëüøå, ÷åì âîçìîæíûé ðàçìåð îäíîé îáùåé òàáëèöû. Íî, ê ñîæàëåíèþ, MPEG-2 - ýòî ïîòîêîâûé ôîðìàò, êîòîðûé èçíà÷àëüíî ïðåäíàçíà÷àëñÿ äëÿ ïåðåñûëêè ïî ñïóòíèêîâûì êàíàëàì èëè ïî êàáåëüíûì ñåòÿì, ïîýòîìó íàëè÷èå ôðåéìîâ îáÿçàòåëüíîå óñëîâèå.
Èòàê, ìû ðàññìîòðåëè îäèí èç ïîäõîäîâ, êîòîðûé îáåñïå÷èë ñóùåñòâåííîå óìåíüøåíèå ðàçìåðà êîäèðóåìîãî ôàéëà, íî åñëè áû ýòîò òðþê áûë îäèí, òî ðàçðàáîò÷èêè íèêîãäà íå äîáèëèñü áû ñòîëü âïå÷àòëÿþùèõ ðåçóëüòàòîâ, êîòîðûå ìû óâèäåëè â MPEG-2. Ðàçóìååòñÿ, èì ïðèøëîñü õîðîøåíüêî ïîïîòåòü íàä óæå ñóùåñòâóþùèìè àëãîðèòìàìè, áóêâàëüíî âûëèçàâ èõ è âûæàâ âñå äî ïîñëåäíåãî áàéòà. Î÷åíü ñóùåñòâåííîé ìîäåðíèçàöèè ïîäâåðãëèñü àëãîðèòìû ñæàòèÿ âèäåî.
Èçìåíåíèÿ â àëãîðèòìàõ ñæàòèÿ âèäåîäàííûõ ïî ñðàâíåíèþ ñ MPEG-1.
Îñíîâíûå èçìåíåíèÿ êîñíóëèñü àëãîðèòìîâ êâàíòîâàíèÿ, òî åñòü àëãîðèòìîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ íåïðåðûâíûõ äàííûõ â äèñêðåòíûå.  MPEG-2 èñïîëüçóåòñÿ íåëèíåéíûé ïðîöåññ äèñêðåòíî-êîñèíóñíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ, êîòîðûé ãîðàçäî ýôôåêòèâíåå ïðåäøåñòâåííèêà. Ôîðìàò MPEG-2 ïðåäîñòàâëÿåò ïîëüçîâàòåëÿì è ïðîãðàììèñòàì çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ ñâîáîäó ïî ñðàâíåíèþ ñ MPEG-1. Òàê òåïåðü ñòàëî âîçìîæíûì â ïðîöåññå êîäèðîâàíèÿ çàäàâàòü òî÷íîñòü ÷àñòîòíûõ êîýôôèöèåíòîâ ìàòðèöû êâàíòîâàíèÿ, ÷òî íåïîñðåäñòâåííî âëèÿåò íà êà÷åñòâî ïîëó÷àåìîãî â ðåçóëüòàòå ñæàòèÿ èçîáðàæåíèÿ (è íà ðàçìåð òîæå). Èñïîëüçóÿ MPEG-2, ïîëüçîâàòåëü ìîæåò çàäàâàòü ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ òî÷íîñòè êâàíòîâàíèÿ - 8, 9, 10 è 11 áèò íà îäíî çíà÷åíèå ýëåìåíòà, ÷òî äåëàåò ýòîò ôîðìàò çíà÷èòåëüíî áîëåå ãèáêèì ïî ñðàâíåíèþ ñ MPEG-1, â êîòîðîì áûëî òîëüêî îäíî ôèêñèðîâàííîå çíà÷åíèå - 8 áèò íà ýëåìåíò.
Òàêæå ñòàëî âîçìîæíûì çàãðóçèòü îòäåëüíóþ ìàòðèöó êâàíòîâàíèÿ (quantization matrix) íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä êàæäûì êàäðîì, ÷òî ïîçâîëÿåò äîáèòüñÿ î÷åíü âûñîêîãî êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ, õîòü ýòî è äîâîëüíî òðóäîåìêî. Êàê ñ ïîìîùüþ ìàòðèöû êâàíòîâàíèÿ óëó÷øèòü êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ? Íå ñåêðåò ÷òî áûñòðî äâèæóùèåñÿ ó÷àñòêè - òðàäèöèîííî ñëàáîå ìåñòî äëÿ ñåìåéñòâà MPEG, â òî âðåìÿ êàê ñòàòè÷íûå ó÷àñòêè èçîáðàæåíèÿ êîäèðóþòñÿ î÷åíü õîðîøî. Îòñþäà ñëåäóåò âûâîä, ÷òî íåëüçÿ ñòàòèêó è ó÷àñòêè ñ äâèæåíèåì êîäèðîâàòü îäèíàêîâî. Òàê êàê êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ çàâèñèò îò ñòàäèè êâàíòîâàíèÿ, êîòîðàÿ âî ìíîãîì çàâèñèò îò èñïîëüçóåìîé ìàòðèöû êâàíòîâàíèÿ, òî ìåíÿÿ ýòè ìàòðèöû äëÿ ðàçíûõ ó÷àñòêîâ âèäåîðîëèêà ìîæíî äîáèòüñÿ óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ. Ìíîãèå êîäåêè MPEG-2 äåëàþò ýòî àâòîìàòè÷åñêè, íî åñòü ïðîãðàììû, ïîçâîëÿþùèå ïîìèìî ýòîãî çàäàâàòü ìàòðèöû êâàíòîâàíèÿ âðó÷íóþ, íàïðèìåð ïåðåêîäèðîâùèê AVI2MPG2, êîòîðûé ìîæíî íàéòè â ñåòè Internet ïî àäðåñó: http://members.home.net/beyeler/bbmpeg.html èëè bbmpg123.zip.
Íå îáîøëè íîâîââåäåíèÿ è àëãîðèòìû ïðåäñêàçàíèÿ äâèæåíèÿ. Äàííàÿ ñåêöèÿ îáîãàòèëàñü íîâûìè ðåæèìàìè: 16x8 MC, field MC è Dual Prime. Äàííûå àëãîðèòìû ñóùåñòâåííî ïîâûñèëè êà÷åñòâî êàðòèíêè è, ÷òî íåìàëîâàæíî ïîçâîëèëè äåëàòü êëþ÷åâûå êàäðû ðåæå ïî ñðàâíåíèþ ñ MPEG-1, óâåëè÷èâ, òàêèì îáðàçîì, êîëè÷åñòâî ïðîìåæóòî÷íûõ êàäðîâ è ïîâûñèâ ñòåïåíü ñæàòèÿ. Îñíîâíîé ðàçìåð áëîêîâ, íà êîòîðûå ðàçáèâàåòñÿ èçîáðàæåíèå, ìîæåò áûòü 8õ8 òî÷åê, êàê è MPEG-1, 16õ16 è 16õ8, ÷òî âïðî÷åì èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî â ðåæèìå 16õ8 ÌÑ.
Èç-çà íåêîòîðûõ îñîáåííîñòåé ðåàëèçàöèè àëãîðèòìîâ ïðåäñêàçàíèÿ äâèæåíèÿ â MPEG-2 ïîÿâèëèñü íåêîòîðûå îãðàíè÷åíèÿ íà ðàçìåð êàðòèíêè. Òåïåðü ñòàëî íåîáõîäèìî, ÷òîáû ðàçðåøåíèå èçîáðàæåíèÿ ïî âåðòèêàëè è ãîðèçîíòàëè áûëî êðàòíî 16 â ðåæèìå ïîêàäðîâîãî êîäèðîâàíèå, è 32 ïî âåðòèêàëè â ðåæèìå êîäèðîâàíèÿ ïîëåé (field-encoder), ãäå êàæäîå ïîëå ñîñòîèò èç äâóõ êàäðîâ. Ðàçìåð ôðåéìà óâåëè÷èëñÿ äî 16383*16383.
Áûëî ââåäåíî åùå äâà ñîîòíîøåíèÿ öâåòîâûõ ïëîñêîñòåé è ïëîñêîñòè îñâåùåííîñòè - 4:4:4 è 4:2:2.
Ïîìèìî âûøåïåðå÷èñëåííûõ óëó÷øåíèé â ôîðìàò MPEG-2 áûëè ââåäåíû åùå íåñêîëüêî íîâûõ íèãäå ðàíåå íå èñïîëüçóåìûõ àëãîðèòìîâ êîìïðåññèè âèäåîäàííûõ.
Íàèáîëåå âàæíûå èç íèõ - ýòî àëãîðèòìû ïîä íàçâàíèÿìè Scalable Modes, Spatial scalability, Data Partitioning, Signal to Noise Ratio (SNR) Scalability è Temporal Scalability. Íåñîìíåííî, ýòè àëãîðèòìû âíåñëè âåñüìà âàæíûé âêëàä â óñïåõ MPEG-2 è çàñëóæèâàþò áîëåå ïîäðîáíîãî ðàññìîòðåíèÿ.
Scalable Modes - íàáîð àëãîðèòìîâ, êîòîðûé ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü óðîâåíü ïðèîðèòåòîâ ðàçíûõ ñëîåâ âèäåîïîòîêà. Ïîòîê âèäåîäàííûõ äåëèòñÿ íà òðè ñëîÿ - base, middle è high. Íàèáîëåå ïðèîðèòåòíûé íà äàííûé ìîìåíò ñëîé (íàïðèìåð, ïåðåäíèé ïëàí) êîäèðóåòñÿ â áîëüøèì áèòðåéòîì
Spatial scalability (ïðîñòðàíñòâåííîå ìàñøòàáèðîâàíèå) - ïðè èñïîëüçîâàíèè ýòîãî àëãîðèòìà, áàçîâûé ñëîé êîäèðóåòñÿ ñ ìåíüøèì ðàçðåøåíèåì.  äàëüíåéøåì ïîëó÷åííàÿ â ðåçóëüòàòå êîäèðîâàíèÿ èíôîðìàöèÿ èñëîëüçóåòñÿ â àëãîðèòìàõ ïðåäñêàçàíèÿ äâèæåíèÿ áîëåå ïðèîðèòåòíûõ ñëîåâ.
Data Partitioning (äðîáëåíèå äàííûõ) - ýòîò àëãîðèòì äðîáèò áëîêè ðàçìåðîì â 64 ýëåìåíòà ìàòðèöû êâàíòîâàíèÿ íà äâà ïîòîêà. Îäèí ïîòîê äàííûõ, áîëåå âûñîêîïðèîðèòåòíûé ñîñòîèò èç íèçêî÷àñòîòíûõ (íàèáîëåå êðèòè÷íûå ê êà÷åñòâó) êîìïîíåíòîâ, äðóãîé, ñîîòâåòñòâåííî ìåíåå ïðèîðèòåòíûé ñîñòîèò èç âûñîêî÷àñòîòíûõ êîìïîíåíòîâ.  äàëüíåéøåì ýòè ïîòîêè îáðàáàòûâàþòñÿ ïî-ðàçíîìó. Èìåííî ïîýòîìó â MPEG-2 è äèíàìè÷åñêèå è ñòàòèñòè÷åñêèå ñöåíû ñìîòðÿòñÿ âåñüìà íåïëîõî, â îòëè÷èå îò MPEG-1, ãäå äèíàìè÷åñêèå ñöåíû òðàäèöèîííî óæàñíû.
Signal to Noise Ratio (SNR) Scalability (ìàñøòàáèðîâàíèå ñîîòíîøåíèÿ ñèãíà/øóì) - ïðè äåéñòâèè ýòîãî àëãîðèòìà ðàçíûå ïî ïðèîðèòåòó ñëîè êîäèðóþòñÿ ñ ðàçíûì êà÷åñòâîì. Íèçêîïðèîðèòåòíûå ñëîè áîëåå äèñêðåòèçèðîâàííû, áîëåå ãðóáû, ñîîòâåòñòâåííî ñîäåðæàò ìåíüøå äàííûõ, à âûñîêîïðèîðèòåòíûé ñëîé ñîäåðæèò äîïîëíèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ, êîòîðàÿ ïðè äåêîäèðîâàíèè ïîçâîëÿåò âîññòàíîâèòü âûñîêîêà÷åñòâåííîå èçîáðàæåíèå.
Temporal Scalability (âðåìåííîå ìàñøòàáèðîâàíèå) - ïîñëå äåéñòâèÿ ýòîãî àëãîðèòìà ó íèçêîïðèîðèòåòíîãî ñëîÿ óìåíüøàåòñÿ êîëè÷åñòâî êëþ÷åâûõ áëîêîâ èíôîðìàöèè, ïðè ýòîì âûñîêîïðèîðèòåòíûé ñëîé, íàïðîòèâ ñîäåðæèò äîïîëíèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ, êîòîðàÿ ïîçâîëÿþò âîññòàíîâèòü ïðîìåæóòî÷íûå êàäðû èñïîëüçóÿ äëÿ ïðåäñêàçàíèÿ èíôîðìàöèþ ìåíåå ïðèîðèòåòíîãî ñëîÿ.
Ó âñåõ ýòèõ àëãîðèòìîâ ìíîãî îáùåãî: âñå îíè ðàáîòàþ ñî ñëîÿìè ïîòîêà âèäåîäàííûõ, èñïîëüçîâàíèå ýòèõ àëãîðèòìîâ ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü âûñîêîãî ñæàòèÿ ïðè ïðàêòè÷åñêè íåçàìåòíîì óõóäøåíèè êàðòèíêè. Íî åñòü åùå îäíî ñâîéñòâî ýòèõ àëãîðèòìîâ, âîçìîæíî, ÷òî è íå òàêîå ïðèÿòíîå. Èñïîëüçîâàíèå ëþáîãî èç íèõ, äåëàåò âèäåîðîëèê àáñîëþòíî íåñîâìåñòèìûì ñ ôîðìàòîì MPEG-1. Ïîýòîìó ýòè àëãîðèòìû áûëè äàëåêî íå â êàæäîì êîäåêå MPEG-2.
 ðåçóëüòàòå ïîÿâèëîñü ìíîæåñòâî ôîðìàòîâ, ðàçíîãî ðàçðåøåíèÿ, êà÷åñòâà, ñ ðàçíîé ñòåïåíüþ ñæàòèÿ è ñ ðàçíûì ñîîòíîøåíèåì ðàçìåð/ êà÷åñòâî. Ñ öåëüþ íàâåäåíèÿ ïîðÿäêà è îêîí÷àòåëüíîé ñòàíäàðòèçàöèè MPEG-2 êîìèòåòîì MPEG áûëè ââåäåíû ïîíÿòèÿ óðîâíåé è ïðîôèëåé. Èìåííî óðîâíè è ïðîôèëè, à òàê æå èõ êîìáèíàöèè ïîçâîëÿþò îäíîçíà÷íî îïèñàòü ïðàêòè÷åñêè ëþáîé ôîðìàò èç ñåìåéñòâà MPEG-2.
Óðîâíè
íàçâàíèå óðîâíÿ |
ðàçðåøåíèå |
ìàêñèìàëüíûé áèòðåéò |
êà÷åñòâåííîå ñîîòâåòñòâèå |
Low |
352*240*30 |
4 Mbps |
CIF, áûòîâàÿ âèäåî êàññåòà |
Main |
720*480*30 |
15 Mbps |
CCIR 601, ñòóäèéíîå TV |
High 1440 |
1440*1152*30 |
60 Mbps |
4x601, áûòîâîå HDTV |
High |
1920*1080*30 |
80 Mbps |
Hi-End âèäåîìîíòàæíîå îáîðóäîâàíèå |
Ïðîôèëè
Íàçâàíèå ïðîôèëÿ |
Îïèñàíèå |
Simple |
Òî æå, ÷òî è ïðîôèëü Main òîëüêî áåç B - êàðòèíîê. Èñïîëüçóåòñÿ â ïðîãðàììàõ è â êàáåëüíîì ÒÂ |
Main |
Ïî ñóòè, MPEG-1, PC, VCD-ïðîèãðûâàòåëè, ïðèñòàâêè, CATV, ñïóòíèêè |
Main+ |
Main ñî Spatial è SNR Scalability |
Next |
Main+ c ôîðìàòîì 4:2:2 |
Äîïóñòèìûå êîìáèíàöèè Ïðîôèëåé è Óðîâíåé
Simple |
Main |
Main+ |
Next |
High |
No |
No |
4:2:2 |
High 1440 |
No |
Main c Spatial Scalability |
4:2:2 |
Main |
90% îò âñåõ |
Main c SNR Scalability |
4:2:2 |
Low |
No |
Main c SNR Scalability |
No |
Íàèáîëååïîïóëÿðíûåñòàíäàðòû
Íàçâàíèå |
Ðàçðåøåíèå |
Êîììåíòàðèè |
VCD |
352*480*24 (progressive) |
|
SVCD |
544*480*30 (interlaced) |
Laserdisc (LD), D-2, Êà÷åñòâî êàê ó PAL |
DVD |
704*480*30 (interlaced) |
Êà÷åñòâî CCIR 601.Studio D-1 |
Èçìåíåíèÿ â àëãîðèòìàõ ñæàòèè àóäèîäàííûõ ôîðìàòà MPEG-2.
Îñíîâíîå èçìåíåíèå - íà ñìåíó ìíîãîëåòíåìó ëèäåðó â îáëàñòè ñæàòèÿ çâóêà MPEG Layer 3 ïðèøåë ñòàíäàðò MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding), âåðíåå öåëîå ñåìåéñòâî ôîðìàòîâ. Îá ýòîì ñåìåéñòâå íàïèñàíî ìíîæåñòâî ñòàòåé, â ÷àñòíîñòè, ìîé ìàòåðèàë "Êîíêóðåíòû MP3. TwinVQ (VQF), MPEG-2 AAC"
Åäèíñòâåííî, ÷òî õîòåëîñü áû äîáàâèòü, äëÿ MPEG-2 AAC, òàê æå êàê è äëÿ âèäåî, ñóùåñòâóþò ïðîôèëè: áàçîâûé ïðîôèëü Main, Low Complexity (LC) è Scalable Sampling Rate (SSR, òðåáóåòñÿ äåêîäåð ïîääåðæèâàþùèé VBR).
Èç èçìåíåíèé êàñàþùèõñÿ ôîðìàòîâ çâóêà (íå àëãîðèòìîâ ñæàòèÿ), ìîæíî íàçâàòü íîâûå âèäû ÷àñòîò: 16, 22.05, 24 ÊÃö è ïîääåðæêó ìíîãîêàíàëüíîñòè - òåïåðü âìåñòî äâóõ êàíàëîâ, â MPEG-2 ïîääåðæèâàþòñÿ 5 ïîëíîöåííûõ êàíàëîâ (left, center, right, left surround, right surround) + 1 íèçêî÷àñòîòíûé (subwoofer).
Îáúåäèíåíèå çâóêà è âèäåî â ôîðìàòå MPEG-2.
Ñèñòåìíûé óðîâåíü MPEG-2, îòâå÷àþùèé çà ñèíõðîíèçàöèþ âèäåî è àóäèî, îáåñïå÷èâàåò ýòî îáúåäèíåíèå â 2 ýòàïà:
Ïåðâûé ýòàï íàçûâàåòñÿ Packetized Elementary Stream (PES) - ðàçáèâêà çâóêîêîãî è âèäåî ïîòîêà íà ïàêåòû.
Âòîðîé ýòàï ìîæåò áûòü äâóõ âèäîâ:
-
MPEG-2 Program Stream, êîòîðûé ïîëíîñòüþ ñîâìåñòèì ñ MPEG-1 System è èñïîëüçóåòñÿ â îñíîâíîì äëÿ ëîêàëüíûõ ïåðåäà÷ (íîñèòåëè, ñåòü Internet, êàáåëüíîå òåëåâèäåíèå).
-
MPEG-2 Transport Stream - äëÿ ïåðåäà÷è òðàíñïîðòíûõ ïàêåòîâ (äëèíîé 188 ëèáî 188+16 áèò) äâóõ òèïîâ (ñæàòûå äàííûå - PES - è ñèãíàëüíóþ òàáëèöó Program Specific Information - PSI) ÷åðåç ñïóòíèêîâûå êàíàëû èëè íà ïëîõèõ ó÷àñòêàõ ñåòåé, ãäå âîçìîæíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî îøèáîê.
Ïîñëåñëîâèå
Íà ýòîì çàêàí÷èâàåòñÿ îáçîð MPEG-2. Âîîáùå-òî î íåì ìîæíî ãîâîðèòü î÷åíü äîëãî, íî òàê âñåãî è íå ðàññêàçàòü. Îñîáî èíòåðåñóþùèìñÿ ÿ áû ïîñîâåòîâàë ïîñåòèòü http://www.mpeg.org/, òàì ìíîãî ÷åãî èíòåðåñíîãî, ïðàâäà, íà àíãëèéñêîì ÿçûêå.
 ñëåäóþùèõ ãëàâàõ ðå÷ü ïîéäåò îá î÷åíü ïîïóëÿðíîì â íàñòîÿùåå âðåìÿ ôîðìàòå MPEG-4 (õîòÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ MPEG-2, ýòî ñêîðåå ðåãðåññ, ÷åì ïðîãðåññ), î åãî áëèæàéøåì ðîäè÷å - êîäåêå DivX:) (èìåííî òàê, ñî ñìàéëèêîì îí ïèøåòñÿ), à òàê æå î ïðàêòè÷åñêèõ ñîâåòàõ ïî èõ èñïîëüçîâàíèþ.
Èñòî÷íèê: www.satworld.ru
|
|