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.