Бесплатная техническая библиотека

MPEG-2 и домашнее видео

Справочник / Искусство видео

 Комментарии к статье

Предварительные замечания

В "MPEG-мире" принято скорость потока видеоданных выражать не в мегабайтах/сек, а в килобитах/сек. Чтобы не смешивать разные скорости, все дальнейшие величины приводятся в килобитах/сек.

Требования к качеству у всех разные. Наглядно это видно в "аудиомире": молодежь (определенного рода, не буду углубляться в классификацию...) слушает бумбоксы за 200$ на дикой громкости и "торчит", а аудиофилы слушают компонентную систему за 2000$ и вздыхают - "недостаточно прозрачна верхняя середина". То же самое и с видео, поэтому все нижеследующие оценки качества отражают мое личное мнение "продвинутого чайника" и ни в какие споры ни с "ламерами", ни с "профессионалами" я вступать не намерен! Я также сознательно упростил "теорию" и не надо меня учить что такое "на самом деле" кодирование MPEG-2.

Эксперименты с JPEG. Начало

Эксперименты с реальными фильмами требуют заметного количества времени, поэтому основные закономерности гораздо быстрее и проще проиллюстрировать на примере неподвижных изображений. Возьмите качественный "несжатый" TIFF, "естественный" (например, пейзаж), с достаточным количеством резких границ и мелких деталей, размером примерно 600х800 (чтобы смотреть на экране в режиме 100%). В нем цвет каждой точки кодируется отдельно, "по-честному". Это - максимальное (эталонное) качество в рамках 24-битной цветовой модели. Но человеческий глаз имеет некоторые особенности, и воспринимает не всю информацию, и поэтому можно удалить (навсегда!) часть данных без заметной потери качества (формат JPEG).

В фотошопе или даже в ACDSee попробуйте посжимать картинку с разными параметрами "качества" и найдите отношение размеров исходного файла и JPEG-а при котором искажения еще практически незаметны. Получится коэффициент в диапазоне 10-25 в зависимости от картинки и Вашей "строгости". При большем сжатии артефакты явно заметны (цветные ореолы, квадратная структура), а ведь в динамике это "безобразие" еще и шевелится... Теперь сожмите другой программой. Заметной разницы в значении порогового коэффициента скорее всего не будет. Максимум - 10-20%. Я осмелюсь утверждать что невозможно (и в будующем) повысить этот коэффициент в разы - чудес не бывает, информация никуда не девается, нельзя все богатство пейзажа уместить в несколько байт... Все фрактальные игрушки любят демонстрировать на специально подобранных исходных картинках, а речь здесь идет про случайное, произвольное изображение.

Что отсюда следует для видео? Разрешение видеосигнала определено TV-стандартом, его "компьютерный" аналог примерно 720х576. Отсюда при 25 кадрах в секунду получим примерно 250 000 кбит/c ("несжатое" видео). Применим к каждому кадру JPEG с тем самым "безопасным" коэффициентом 10-25. Получим 10000-25000 кбит/с (в зависимости от оригинала). Как известно, DV-формат - аналог JPEG-сжатия, и поток у него 28000 (узнаете? - чтобы наверняка для любого оригинала). Таким образом, в большинстве случаев, дальнейшее покадровое сжатие DV-формата нецелесообразно, т.к. приводит к заметным артефактам.

Почему MPEG компактнее и что для этого нужно

Получается, что 20000-30000 кбит/с - предел? Это 3-4 минуты на CD-R и 20-30 минут на DVD-болванке. Строго говоря, для любого произвольного изображения из независимых между собой кадров - ДА! А как же прекрасное качество DVD (5000-8000)? Ответ: в реальных фильмах последовательные кадры обычно взаимозависимы и формат MPEG это использует. Грубо говоря, мы сжимаем JPEG-ом не каждый кадр, а разницу между соседними кадрами. Поскольку камера в профессиональных фильмах всегда стоит на штативе либо на рельсах, то часто изменения заднего плана незначительны либо однообразны, и поэтому легко жмутся. Динамичные же сцены (взрывы и пр.) обычно "занимают" скорость у "спокойных" кусков за счет применения переменного битрейта...

Представим как выглядит разностный кадр для объекта движущегося на неподвижном фоне (используется штатив). Очевидно, весь фон представляет из себя однотонную плоскость (в RGB модели - черную), и лишь небольшая часть кадра ("объект") имеет контрастный с фоном цвет. Вернемся к экспериментам с JPEG в Фотошопе. Подберите сами аналогичную картинку и попробуйте - результаты впечатляют... Итак, я подобрал картинку из Берлина (фрагмент фотографии из альбома "Европа-98") - однотонный фон (небо) и небольшой контрастный объект. Размеры 720х546. Выглядит она примерно так:

Далее я сжал ее в JPEG так, что артефакты только-только начали появляться. Получилось 12К. После этого три раза проделывалась однотипная операция: к исходной картинке (несжатой) применялся фильтр "добавить шум" (с разными значениями шума) и затем она сжималась JPEG так чтобы получилось 12К. Фрагменты того что получилось:

Наглядно видно, какие "дикие" артефакты появляются на зашумленной картинке после сжатия. На фрагментах не очень, но на целом кадре (а лучше на нескольких) можно заметить, что даже шум в 20 единиц на несжатом изображении практически не раздражает. Он как-то сам фильтруется глазами и мы все равно ясно представляем себе что там за объект (то же самое происходит когда мы смотрим старую VHS-ленту или слушаем кассету на магнитофоне). Наоборот - артефакты сжатия, грубые полосы и квадраты раздражают, и к ним глаз привыкать "не хочет". Чтобы артефакты не росли с зашумленностью приходится жать не с одинаковым размером, а с одинаковым "качеством". Тогда размеры заметно растут с ростом шума. В данном примере при одном и том же параметре "quality" получалась примерно такая линейка размеров: 12:24:36:48.

Что это означает для видео? Только то, что само по себе значение битрейта - не гарантия высокого качества, многое зависит от качества исходного материала. Например если исходный материал содержит шумы, то чтобы не появились артефакты приходится поднимать битрейт в разы...

При идеальных условиях профессионального DVD-производства MPEG-2 дает выигрыш (к JPEG) примерно в 4-5 раз (назовем это "MPEG-добавка"). Еще раз сформулируем эти идеальные условия в виде таблицы:

Я допускаю мысль что дальнейшее улучшение алгоритмов увеличит "MPEG-добавку" раза в полтора, но скорее всего не больше. Кстати, MPEG4 вопреки шумихе несильно лучше чем MPEG2 - процентов на 10 на высоких битрейтах. А пресловутые компакты с DivХ положа руку на сердце никто не назовет настоящим DVD-качеством.

И что выходит на практике?

Практика показывает, что "домашнее" видео на любительских камерах (из-за невыполнения вышеперечисленных условий, прежде всего из-за шума и тряски) жмется примерно вдвое хуже профессионального, т.е. при одном и том же качестве должно занимать вдвое больший объем.

Полученные данные легко представить в виде таблицы.

Выводы и советы

1. Если фирменная мелодрама влезает по часу на один CD-R, это не значит, что туда можно запихать Ваши панорамные съемки пейзажей и архитектуры с мелкими деталями, снятые с рук дешевой трясущейся камерой из окна автобуса... Точнее, можно, но только либо 10 минут, либо препоганейшего качества.
2. MPEG - не средство хранения. В лучшем случае - средство окончательной демонстрации (DVD). Перемонтировать с него без дальнейших потерь врядли удастся. Для хранения оригиналов качественнее и проще, и часто даже дешевле цифровые видеокассеты (miniDV, D8).
3. MPEG4/DivX - не панацея и годится лишь для очень "гладких" сюжетов ("медленные младенцы" крупным планом и пр.) Революционной разницы с MPEG2 он не дает. Небольшое количественное улучшение...
4. ...и поэтому если ваши шедевры короткие (10-15 минут), а записать их на болванку все равно не терпится - не экономьте на болванках (плюньте на DivX), а жмите их сразу в MPEG2 c битрейтом 6000-8000 (в т.н. "DVD-совмеcтимом" формате). Позже, когда купите DVD-RW, Вы легко создадите на основании этих клипов полноценный DVD-диск не перекодируя их, а, следовательно, не теряя больше в качестве.
5. Кстати, DVD-R уже давно не роскошь. Устройство - менее 100$, хорошая болванка - менее 2$, "просто" болванка - менее 1$.
6. Жать в MPEG2 лучше всего CanopusPr °Coder-ом.
7. Если планируется собственные съемки жать в МПЕГ, полезно чаще вспоминать таблицу "идеальных условий" - купить и научиться пользоваться штативом и/или наплечным штативом, не делать резких "скачков" камерой, не увлекаться длинным фокусом с рук, обращать внимание на освещение и т.п...

Автор: Афанасенков М.А; Публикация: pctuner.ru

 Рекомендуем интересные статьи раздела Искусство видео:

▪ Pinnacle Studio. Руководство пользователя

▪ Canopus Edius Pro. Руководство пользователя

▪ Снимаем мультфильм

Смотрите другие статьи раздела Искусство видео.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Сетчатка с возрастом не остается неизменной 07.06.2012 Оказалось, что, вопреки бытующему утверждению, сетчатка глаза изменяется по мере старения человека. Если вовремя не принять меры, в будущем это может значительно затруднить работу служб безопасности. Сканирование и распознавание сетчатки глаза в целях безопасности находит все более широкое применение во многих странах мира. Некоторые государства, такие как Объединенные Арабские Эмираты и Великобритания, уже ввели эту процедуру в протокол пограничного контроля. Однако, по словам ученых из университета Нотр Дам, Индиана, этот метод не так надежен, как может показаться на первый взгляд. Оказалось, что с возрастом сетчатка человека изменяется, что сопровождается ростом частоты ложных несовпадений. Исследователи использовали современное коммерческое программное обеспечение для анализа различий между более чем 20 000 различными изображениями 644 сетчаток, сделанными в период с 2008 по 2011 год. Они сравнили изображения сетчаток одних и тех же людей, между получением которых прошел примерно один месяц, а также один, два или три года. Оказалось, что по сравнению с исходным показателем через три года частота ложного несовпадения результатов сканирования увеличилась на 153%. Все методы распознавания сетчатки имеют предел погрешности, так как два изображения одной и той же сетчатки всегда немного отличаются друг от друга. Вероятность ошибочного распознавания сетчаток двух разных людей как идентичных (частота ложных совпадений) составляет примерно 1 случай на 2 миллиона. Исходя из полученных исследователями данных, для сетчаток, с момента внесения изображений которых в систему прошло 3 года, вероятность ошибочного совпадения повышается до 2,5 на 2 миллиона. Эта величина выглядит мизерной, однако, судя по всему, наблюдаемый эффект кумулятивен, то есть он "накапливается" с течением времени. Другими словами, если через 1-2 года проблему можно и не заметить, что через 5-10 лет она может значительно усугубиться. Как минимум, это может привести к увеличению продолжительности процедур проверки из-за необходимости повторных сканирований. Самым худшим последствием может быть увеличение шансов остаться нераспознанными у людей, незаконно пересекающих границы. Одним из возможных решений проблемы является регулярное обновление изображений сетчаток в базах данных, что может быть связано с определенными организационными сложностями. Наиболее приемлемым вариантом специалисты считают разработку алгоритмов распознавания сетчатки, не подверженных ошибкам, связанным со старением. Они также отмечают, что совершенно непонятно, откуда взялось утверждение, что сетчатка не стареет. Судя по всему, оно возникло из-за отсутствия долгосрочных данных на основании оптимистичного предположения, сделанного на заре изучения возможностей биометрического сканирования сетчатки. В результате многократного повторения это предположение постепенно превратилось в аксиому, не выдержавшую первой же проверки.

Другие интересные новости:

▪ Научная станция на лыжах

▪ Планктон Черного моря избавляет Землю от углерода

▪ Прототип мобильного цифрового телевизора от MICROSOFT и LINX ELECTRONICS

▪ Камера со скоростью до триллиона кадров в секунду

▪ Натриево-воздушный аккумулятор

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Музыканту. Подборка статей

▪ статья В те дни, когда мне были новы... Крылатое выражение

▪ статья Из-за чего режиссер Джон Форд лишился услуг предсказателя погоды? Подробный ответ

▪ статья Машинист передвижной компрессорной станции. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Цементы, замазки. Простые рецепты и советы

▪ статья Стабилизатор питания для портативной радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025