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:

▪ Как получить идеальное видео при кошмарном освещении

▪ MTS-формат файлов современных видеокамер

▪ Как работать с ритмом при монтаже

Смотрите другие статьи раздела Искусство видео.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Часовой пояс для Луны 10.03.2023 21 июля 1969 года Нил Армстронг сделал первый судьбоносный шаг на Луну. Это произошло как раз тогда, когда стандартное всемирное время на нашей планете достигло 2:56 утра. Но который час был для Нила? Пока ответа на этот вопрос нет, но, учитывая планы заселения Луны, это может измениться. На недавней встрече в Нидерландах представители космических организаций со всего мира согласились, что нам нужно ввести надлежащий лунный часовой пояс - международно признанное общее лунное поясное время, которое все будущие миссии смогут легко использовать для связи и навигации. Недавняя встреча в Нидерландах была организована и проведена исследователями ЕКА, но дискуссия была совместной. Цель состоит в том, чтобы создать взаимосогласованную структуру под названием LunaNet, которая обеспечит общий интерфейс для всех будущих месячных миссий, оптимизируя их сеть, навигацию, обнаружение, информирование и коммуникацию. Время будет ключевым для будущих операций. В ближайшие несколько лет на Луну будут отправлены несколько роботизированных посадочных аппаратов от разных космических организаций и частных компаний. Кроме того, ЕКА, НАСА, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) и Канадское космическое агентство (CSA) работают совместно над созданием орбитальной лунной станции под названием Gateway, откуда могут стартовать будущие экспедиции. "Эти миссии будут не только находиться на Луне или вокруг него одновременно, но и часто взаимодействовать между собой - потенциально передавая друг другу сообщения, проводя совместные наблюдения или осуществляя операции по сближению", - говорится в пресс-релизе Европейского космического агентства. Исторически сложилось, что каждая миссия, которая отправлялась на Луну, использовала атомные часы на Земле для отслеживания своего прогресса, синхронизируя свое время в космосе со временем на Земле. Для этого нужно было "выйти на связь" и спросить людей на Земле, какой час, а также учесть время, необходимое для того, чтобы совершить этот звонок. Обычные старые часы на борту космического корабля просто не справятся с этой задачей. Силы гравитации и скорости на Луне другие, а значит, они влияют на время иначе, чем силы, действующие на нашей планете. На практике это означает, что если лунный астронавт возьмет с собой часы с Земли, они будут уходить быстрее обычного на десятки микросекунд в сутки. Насколько быстрее зависит от того, находится ли астронавт на орбите, стоит ли на самой Луне. В этих условиях будет сложно установить стабильный отсчет времени специально для Луны, но он может быть более точным и более быстрым, чем синхронизация с земным временем. Именно это сейчас обсуждают ученые. Соблюдать ли нам земное время или переходить на лунный часовой пояс? Последний сценарий потребует создания рабочей системы лунного времени и общей системы координат на поверхности Луны, подобной той, которую мы используем на Земле для отслеживания орбитальных спутников. Это может занять больше энергии и усилий, но в результате может привести к созданию гораздо более точной системы, которую потом можно будет применить и к другим планетам.

Другие интересные новости:

▪ Кишечные бактерии влияют на мозг и настроение людей

▪ Женщины начинают стареть раньше мужчин

▪ Так сказала кукуруза

▪ Наклейки для ультразвукового сканирования организма

▪ Тест на наркотики

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструменты и механизмы для сельского хозяйства. Подборка статей

▪ статья Будет некогда день, и погибнет священная Троя. Крылатое выражение

▪ статья Почему Marvel боролась за то, чтобы фигурки Людей Икс признали не куклами, а игрушками? Подробный ответ

▪ статья Томатное дерево. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Наружные телеантенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стабилизаторы напряжения с регулирующим транзистором в минусовом проводе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026