Сжатие неподвижных изображений
Вопрос 21. Компрессия (сжатие) файлов как второй этап создания мультимедийного объекта.
Компрессия– это второй этап создания мультимедийного объекта. Цель: компрессия позволяет цифровым файлам приобрести объем, совместимый с теми условиями, в которых данная инф-ция будет использоваться. Эти условия прямо влияют на норму компрессии. Очевидно, что степень компрессии непосредственно связана с максимальной скоростью передачи и приема цифровых данных.
Для сжатия информационных файлов используется достаточно много технологий. Но все они имеют две основные технические характеристики: первая – алгоритм используемой компрессии, вторая – микросхемы, которые совершают все необходимые подсчеты и манипуляции с инф-цией. Алгоритмы позволяют сократить объем инф-ции до тех параметров, с которыми могут работать микросхемы. Степень сжатия колеблется от 4 до 200 раз. Как правило, чем выше степень компрессии, тем больше искажения сигнала. Совершенствование микросхем позволяет ускорить процессы компрессии / декомпрессии, улучшить качество конечной продукции. Оба направления активно развиваются в новейших технологиях информатики.
В процессе сжатия инф-ции важно знать те требования, которые ставятся к этой информации ее пользователями. Идеальный вариант, когда инф-ция после декомпрессии полностью соответствует исходной.
Технология компрессии данных, при которой декомпрессированная инф-ция полностью соответствует исходной, называют техникой уплотнения данных. Она преобладала на начальном этапе развития информатики. Предназначена для обмена или передачи текстов или цифр. В данном случае потеря достоверности недопустима. Второе поколение техники сжатия инф-ции (компрессия/декомпрессия) предназначено для иных типов инф-ции – звука, изображения, видео. В отличие от техники уплотнения она вполне допускает ухудшение качества посткомпрессионной инф-ции. Объемы инф-ции при этой технологии в 20 и более раз выше, чем при передаче текстовой или цифровой. Возможность снижения качества сигнала определяется технологией, в которой необходима компрессия/декомпрессия звука, видео. Например, если вы говорите по телефону, то не требуется звука качества проигрывателя аудиокомпактдисков.
|
|
|
Тип компрессии и ее степень выбирается в зависимости от используемого оборудования и тех требований, которые ставит перед инф-цией ее конечный потребитель.
Вопрос 22. Технологии компрессии звука. Понятие о «Законе Моора». Эволюция микропроцессоров «Intel».
Если при уплотнении с инф-цией успешно справлялись первые поколения ЭВМ, то при работе со звуком (тем более с видео) технология компрессии стала возможна только с появлением быстродействующих процессоров. Поэтому и мультимедиа, как тип технологий коммуникации стали развиваться только в последнее десятилетие. Способности микропроцессоров растут весьма быстро, удваиваются каждые 18 месяцев (так называемый закон Моора). Сегодня есть технологии, позволяющие разместить более 20 млн транзисторов на одном микрочипе.
|
|
|
Эволюция способностей микропроцессоров Интел.
| Год | Количество транзисторов в схеме | Число операций в секунду |
| 1982 | 130 000 | 1 000 000 |
| 1986 | 500 000 | 5 000 000 |
| 1990 | 1 200 000 | 20 000 000 |
| 1993 | 3 000 000 | 100 000 000 |
В компрессии/декомпрессии звука используются различные технологии в зависимости от качественных параметров исходного сигнала и от того, в какой области будет использован звук.
Технология сжатия звука
| Технология шифровки | Скорость передачи (кбит/с) | Кач-во или область использов. |
| MIC-DAB | 151 | Радио FM |
| MIC-DAC | 74 | Радио АМ |
| MUSICАM / 6 | 256 | CD-Audio |
| MUSICAM / 12 | 128 | Радио FM |
В среднем, размер сжатия звука составляет 10:1. Но данные технологии в различной степени позволяют уменьшить расхождение «исходный сигнал – возобновленный сигнал». Чем большая скорость передачи инф-ции, тем выше качество воспроизводимого сигнала. Однако чем выше качество воспроизводимого сигнала – тем больший объем информационного файла.
|
|
|
Вопрос 23. Технологии компрессии файлов неподвижных изображений. Нормы JBIG и JPEG. Характеристики качества конечного изображения.
Сжатие неподвижных изображений
Технология сжатия неподвижных изображений осуществляется по норме (ISO/IEС 10918), принятой в 1991 г. группой JPEG. В эту группу входили представители двух международных организаций: IEС (Международная комиссия по электронике) и ISO (Международная организация по стандартам). Норма JPEG позволяет выбирать необходимый уровень компрессии изображения в зависимости от конечной цели его использования. JPEG может использоваться для цветных изображений.
На уровне получения первичной инф-ции существуют 4 способа оцифровки изображения.
1. Частотная оцифровка – при которой изображение считывается и оцифровывается блоками, в результате чего некоторые элементы исходного изображения опускаются.
2. Прогрессивная оцифровка – при которой сканер ведет последовательную оцифровку изображения, в результате получается средняя по качеству копия изображения.
|
|
|
3. Оцифровка без снижения качества – изображение воспринимается интегрированно, что позволяет затем воспроизвести его с превосходным качеством.
4. Иерархическая оцифровка – техника, сочетающая предыдущие методы и дающая возможность пользователю получить изображение на самом различном уровне разрешения.
Затем, при уровне оцифровки, эта методика дает возможность соотнести количество бит инф-ции изображения с качеством конечного изображения.
· Качество от посредственного до нормального: от 0,25 до 0,5 бит/ пиксель.
· Качество от нормального до хорошего: от 0,5 до 0,75 бит/ пиксель.
· Качество от хорошего до отличного: от 0,75 до 1 бит/пиксель.
· Качество от отличного до превосходного: от 1 до 4 бит/пиксель.
Встречаются и иные технологии компрессии неподвижных изображений. Однако они применяются в отдельных технических устройствах отдельных фирм-производителей и уступают по многим параметрам достаточно универсальной норме JPEG.
Вопрос 24. Компрессия файлов двигающихся изображений. Основные нормы.
Технологии сжатия двигающихся изображений должны решать целый комплекс проблем. Первая состоит в том, что размер видеофайла, как правило, несовместим с возможностями оборудования абсолютной массы использователей. Другая проблема – сохранять возможность обработки видеофайлов, т. е. вести их монтаж, редактирование и т. д. Третья сложность в том, что видеоизображение, как правило, должно быть синхронизовано с иными составляющими видеодокумента – например со звуком. Сегодняшний уровень развития технологий не позволяет одновременно решить эти сложности. Но развиваются технологии, способные преодолевать их в соответствующих, отдельно взятых областях.
В мире за последние годы появилось несколько технологий компрессии видеоизображений. Некоторые из них касаются только подвижных картинок, они позволяют передавать упрощенное видео в реальном масштабе времени, так как используется высокая степень компрессии изображения. Другие больше предназначены для работы с уже полученным изображением и обеспечивают более высокое качество воспроизведения при значительно меньшей степени компрессии.
Известна рекомендация UNIT (Международный союз телекоммуникаций) под шифром Н.320. Под ней объединялась группа норм, описывающих шифровку аудио- и видеосигналов, способы подключения терминалов и др.
Данная рекомендация предназначена для передачи данных при видеофонии. Однако норма разрабатывалась под использование ее в RNIS (цифровые сети с совмещенными функциями) во Франции. При использовании ее в обычных телефонных сетях либо сетях сотовой связи возникают некоторые сложности.
В эту норму включается и норма H.261. Она используется для маленьких экранов с ограниченными движениями в кадре. За основу здесь взята норма JPEG. Первичное неподвижное изображение разбивается на блоки по 64 пикселя в каждом. Затем передаются только изменения, произошедшие с первоначальным изображением. Такая технология называется предикативной и используется во многих видах и нормах передачи цифрового видео. Это позволяет при небольшой потере качества достигнуть высокой степени компрессии (около 100).
Наиболее известная группа норм компрессии/декомпрессии видео находится в ведении MPEG. На сегодняшний день известны четыре рекомендации: MPEG1, MPEG2, MPEG3, MPEG4. Все они касаются компрессии/декомпрессии различных видов видеоизображений.
Эти нормы работают по одним и тем же алгоритмам, равно используя формат JPEG для получения начального изображения. Обрабатывается не каждый кадр по отдельности, а анализируется динамика изменений видеофрагментов и устраняются избыточные данные. Можно утверждать, что MPEG является доминирующим стандартом для полнометражного цифрового видео. Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется там, где неудобно использовать стандартные аналоговые носители (видеокиоски, видео по телефону, презентации и т. д.). Спецификации MPEG2 подразумевают использование высоких разрешений для достижения максимального качества изображения, поэтому этот формат применяется в первую очередь профессионалами (цифровое кабельное телевидение, телевидение высокой четкости и др.). MPEG3 предполагался для телевидения высокой четкости с разрешением в 1920 строк при частоте 30 Гц.
Начались работы над MPEG4. Новый стандарт будет рассчитан на очень низкие потоки данных для применения в видеотелефонах, мультимедийной электронной почте, электронных информационных изданиях и др. Утверждение этого стандарта ожидалось не ранее конца 1998 г. Сегодня данный стандарт считается нормой, признаваемой в большинстве стран мира.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 176; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!