Kostenlose technische Bibliothek BÜCHER UND ARTIKEL MPEG und seine Anwendung Konzept Videodaten sind naturgemäß extrem groß. Experten auf diesem Gebiet kämpfen seit vielen Jahren mit der Aufgabe, die Videokomprimierung so effizient wie möglich zu gestalten. Zu Beginn des dritten Jahrtausends wurde aufgrund der dringenden Notwendigkeit, große Videomengen über verschiedene Netzwerke zu übertragen, die Aufgabe einer optimalen Videokodierungsmethode im Hinblick auf das Verhältnis Qualität/Volumen noch dringlicher. Das Konzept der Videokomprimierung in MPEG ist sehr einfach: Bestimmen Sie, welche Art von Informationen im Stream zumindest für einen bestimmten Zeitraum wiederholt werden, und ergreifen Sie Maßnahmen, um eine Duplizierung dieser Informationen zu vermeiden. Der wertvollste Vorteil der MPEG-Kodierung, die sich besonders für die Übertragung über verschiedene Netzwerke eignet, ist die Möglichkeit, die Bildqualität flexibel an die Netzwerkbandbreite anzupassen. Damit wurde MPEG-2 zum De-facto-Standard für den Empfang/die Übertragung von digitalem Fernsehen über verschiedene Netzwerke. Leider gibt es keine Möglichkeit, die Qualität der Codierung anhand bestimmter Instrumente und Messungen eindeutig zu beurteilen. Das einzige Kriterium ist hier die Person und wie sie die komprimierten Informationen wahrnimmt. Daher wurden die Videodatenkomprimierungsregeln für die MPEG-Kodierung auf Basis des menschlichen visuellen Wahrnehmungsmodells (HVS – Human Visual Sense) entwickelt. Bildredundanz gemäß HVS wird durch drei Hauptkriterien definiert:
Wie wird es umgesetzt Zur Vereinfachung der Codierung von Videodaten wird der gesamte Videostream in Gruppen unterteilt, die als GOPs (Group of Pictures) bezeichnet werden. Eine solche Gruppe wird wie folgt aufgebaut: Hier: I – Intra-Frames, die üblicherweise Anker genannt werden und alle Informationen über das Bild enthalten. MPEG-Sequenzen ohne diese Frames können grundsätzlich nicht existieren. Beim Komprimieren von I-Frames wird nur die räumliche Redundanz entfernt. Von diesem Frame aus beginnt die Dekodierung des Bildes in der Sequenz. P – Prädiktive Frames. „Vorhergesagte“ Frames, bei deren Bildung die Methode der Vorhersage des Bildes auf dem nächsten Frame verwendet wird, unter Berücksichtigung der Bewegungskompensation aus dem letzten I- oder P-Frame vor dem zu bildenden. Der P-Rahmen dient auch zur weiteren Vorhersage des Bildes. Der P-Frame wird mithilfe der Interframe-Komprimierung erstellt, wodurch sowohl räumliche als auch zeitliche Redundanz reduziert wird. Das Bild P des Frames wird vom nächsten Bild subtrahiert und diese Differenz wird codiert und zusammen mit dem Bewegungsvektor zu den komprimierten Daten hinzugefügt. B – Bidirektionale, „bidirektionale“ Frames. Sie werden so genannt, weil sie die wichtigsten Informationen aus den umgebenden I- und P-Frames speichern. B-Frames weisen den höchsten Komprimierungsgrad auf, erfordern jedoch ein vorheriges und ein nachfolgendes Bild, um die Bewegung von Objekten im Bild auszugleichen. Eine solche MPEG-Stream-Struktur wird normalerweise als Bruchteil M/N beschrieben, wobei M die Gesamtzahl der Frames in der GOP angibt und N angibt, wie der nächste P-Frame nach dem vorherigen aussehen wird. Die in der Abbildung oben gezeigte GOP-Sequenz kann also als 12/3 geschrieben werden. Der eigentliche MPEG-Datenstrom besteht aus 6 Hierarchieebenen:
MPEG-Level und -Profile Ein MPEG-Profil ist eine Teilmenge der komprimierten Video-Bitstream-Struktur. Innerhalb einer solchen Teilmenge ist eine breite Streuung von Stream-Parametern und dementsprechend Encodern und Decodern für diese möglich. Level bezieht sich auf eine Reihe von Einschränkungen, die auf MPEG-Stream-Parameter angewendet werden, zum Beispiel Ausgabebildauflösung, Bildrate usw. Die folgende Tabelle zeigt die Höchstgrenzen für MPEG-Level und -Profile: Diese Tabelle wird in erster Linie benötigt, um die häufig vorkommenden Bezeichnungen des Formats eines bestimmten Datensatzes oder Beschreibungen der Fähigkeiten eines Encoders zu verstehen. So lässt sich beispielsweise eine MPEG-Aufnahme charakterisieren: ** Eigentlich wäre es richtiger, hier zu schreiben: PAL – der Name des analogen Fernsehstandards, in dem das Originalvideo erstellt wurde. Tatsächlich kann ein MPEG-Film keinem Farbfernsehsystem zugeordnet werden, da Einzelbilder in MPEG lediglich eine digitale Darstellung eines zuvor analogen Bildes sind und nicht einmal mit dem ursprünglichen Fernsehsystem des Originalfilms etwas zu tun haben. Praktische Anwendung Ein wählerischer Leser wird fragen: Wie helfen mir diese Informationen bei meiner Arbeit? Für diejenigen, die nicht mit Videos arbeiten, können diese Informationen natürlich wenig geben, aber der Rest kann bei ihrer praktischen Arbeit hilfreich sein. Viele Benutzer, die anfingen, mit DV-Camcordern und nichtlinearen Videobearbeitungsprogrammen zu arbeiten, begannen darüber nachzudenken, wie sie ihre Kreationen, wenn nicht für Jahrhunderte, so doch zumindest für die nächsten Jahrzehnte, speichern könnten. So seltsam es auch klingen mag, die meisten DV-Videoeditor-Anfänger, die MPEG noch nicht gründlich kennen, planen, ihre Projekte auf CDs im MPEG-Format zu speichern, ohne sich darüber im Klaren zu sein, wie schwierig diese Aufgabe zu lösen ist, wenn der Benutzer die Qualität des Originals bewahren möchte DV-Film in MPEG-Version. Die am häufigsten gestellten Fragen zu diesem Thema sind also: Warum sehe ich nach dem Speichern meines Films im MPEG-2-Format, dass sich seine Qualität merklich verschlechtert hat? Es gibt verschiedene Gründe:
Warum ist die Bildqualität auf DVDs sehr hoch, obwohl es sich auch um MPEG-2 handelt – ist es möglich, zu Hause eine ähnliche Qualität zu erzielen? Die Videoqualität auf DVDs ist wirklich sehr hoch. Dies lässt sich durch zwei Hauptfaktoren erklären: Als Quellvideomaterial für die Erstellung einer MPEG-2-Version des Films wird unkomprimiertes Video in professioneller Qualität verwendet, und außerdem werden Hardware-Encoder mit sehr hoher Bildkodierungsqualität für die Kodierung in MPEG verwendet -2. Die Kosten für solche Encoder belaufen sich auf mehrere Zehntausend US-Dollar. Daher ist es unmöglich, zu Hause einen DV-Film in dieser Qualität zu erzielen. Was bedeuten die Parameter, die Sie angeben müssen, bevor Sie einen Film in MPEG kodieren? Es kann viele solcher Parameter geben, aber wir sollten uns auf die wichtigsten konzentrieren:
Ich habe einen DV-Camcorder mit Progressive-Scan-Funktion. Anschließend möchte ich den fertigen Film im MPEG-Format speichern. Wie fotografiere ich besser, normal interlaced oder progressiv? Für MPEG-1 ist die Antwort eindeutig: Aufnahmen mit Progressive Scan sind besser, bei der Komprimierung in MPEG-1 wird also einfach ein Halbbild des Fernsehbildes verworfen. Bei MPEG-2 hängt die Antwort auf diese Frage davon ab, wie Sie den generierten MPEG-2-Clip verwenden möchten. Wenn Sie es nur auf einem Computer ansehen möchten und/oder kein Hardware-Decoder vorhanden ist, ist es besser, Progressive-Scan-Aufnahmen zu verwenden – das Bild wird klarer und ohne Bewegungsartefakte. Wenn ein Hardware-MPEG-2-Decoder vorhanden ist und Sie einen Film auf einem Fernseher ansehen möchten, werden die Bewegungen von Objekten im Film bei der Aufnahme im normalen Modus flüssiger und natürlicher. Bei vielen modernen MPEG-2-Encodern können Sie den Typ des Originalfilms (progressiv oder interlaced) auswählen. Wenn Sie interlaced scannen, werden Halbbilder verwendet, und bei der Ausgabe von einem Hardware-Decoder an den Videoausgang wird das Originalbild wiederhergestellt mit den gleichen Feldern wie vor der Komprimierung. Ich möchte Filme sofort im MPEG-Format speichern und darin bearbeiten. Ist das möglich und richtig? Natürlich können Sie sparen, aber die Bearbeitung von MPEG-Videos ist sehr schwierig und umständlich. Tatsache ist, dass beim Bearbeiten von MPEG ein wirklich genaues Schneiden von Fragmenten in Frames nicht möglich ist, da Fragmente nur durch I Frames voneinander getrennt werden können. Andernfalls wird das Bild gelöscht, wenn der Referenzframe gelöscht und die darauf folgenden Frames gespeichert werden wird die Lesbarkeit verlieren. MPEG-fähige Videobearbeitungsprogramme ermöglichen Ihnen die Bearbeitung mit Bildgenauigkeit. Sie müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass bei allen Änderungen, die nicht am ersten Bild vorgenommen werden, die gesamte GOP neu komprimiert wird, was sich in keiner Weise auf die Qualität des Films auswirkt besser. Auch das Aufbringen von Effekten, Übergängen und Filtern ist mit der Genauigkeit eines realen Rahmens nicht möglich, was dazu führen kann, dass eine qualitativ hochwertige Umsetzung künstlerischer Ideen nicht möglich ist. Darüber hinaus wird die Neukomprimierung von Bildern bei MPEG-2 im Vergleich zu DV deutlich mehr Zeit in Anspruch nehmen und dafür leistungsfähigere Prozessoren erfordern. Mittlerweile ist das MPEG-4-Format in Russland sehr beliebt. Ist es sinnvoll, Ihre Filme in diesem Format zu speichern? Das MPEG-4-Format wurde ursprünglich für die Videoübertragung über langsame Kanäle entwickelt und war nicht für die Videospeicherung gedacht. Die Bildqualität bei MPEG-4 ist definitiv schlechter als bei MPEG-2, aber etwas besser als bei MPEG-1. Das Komprimieren/Dekomprimieren in MPEG-4 erfordert viel CPU-Zeit und Anzeige, und noch mehr, das Erstellen von Videos im MPEG-4-Format auf einem Computer mit einem Prozessor unter dem Celeron II 700 ist sehr schwierig. Grundsätzlich wird MPEG-4 verwendet, um auf DVDs aufgezeichnete Original-MPEG-2-Filme erneut zu komprimieren. Mit MPEG-4 können Sie einen einstündigen Film auf eine normale CD brennen. Es macht vor allem aus zwei Gründen keinen Sinn, eigene Filme in diesem Format zu speichern:
Welche MPEG-Encoder unterstützen das DV-Format und liefern gleichzeitig eine gute Qualität? Es gibt mehrere beliebte MPEG-Encoder, die das DV-Format unterstützen:
Autor: Spline Company; Veröffentlichung: pctuner.ru Wir empfehlen interessante Artikel Abschnitt Videokunst: ▪ Klassisches Set von Lichtquellen Siehe andere Artikel Abschnitt Videokunst. Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel. Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik: Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
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