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:

▪ Видеосъемка с имитацией под кино

▪ Основы захвата видео

▪ Видеомонтаж для начинающих

Смотрите другие статьи раздела Искусство видео.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Неуязвимая электроника 15.03.2013 Команде ученых и инженеров удалось создать крошечный микрочип, усилитель мощности миллиметровых волн, который способен восстанавливать работоспособность даже после серьезных повреждений. Ученые из Калифорнийского технологического института создали электронику, которая самовосстанавливается после повреждений. Прибору на ее основе будут не страшны короткие замыкания, радиационное облучение, механические повреждения и т.д. В ходе экспериментов различные части микрочипа даже уничтожали мощным лазером, но все равно "умная" схема восстанавливала работоспособность менее чем за секунду. При этом чип настолько мал, что на мелкую монету могут поместиться 76 таких устройств. "Это было невероятно впечатляюще. Мне кажется, что мы были свидетелями следующего шага в эволюции интегральных схем, - говорит один из разработчиков уникальной технологии Али Хаджимири. - Мы буквально взорвали половину усилителя и испарили многие из его компонентов, включая транзисторы. Тем не менее, он смог восстановиться и продемонстрировал почти максимальную производительность". До сих пор даже мелкие неисправности часто оказываются фатальными для интегральных микросхем. Специалисты из Калифорнийского технологического института решили создать микрочипы, обладающие чем-то вроде "иммунной системы", которая обнаружит проблему и восстановит работоспособность чипа. В результате удалось создать прототип подобной микросхемы. "Неуязвимый" усилитель мощности включает множество надежных датчиков, которые контролируют температуру, ток, напряжение и потребляемую мощность. Информация с этих датчиков подается на центральный процессор, который выступает в качестве 'мозга' системы. Процессор анализирует эффективность работы усилителя и, если это необходимо, переключает функции тех или иных компонент. Интересно, что "мозг" не функционирует на основе алгоритмов, то есть не обязательно заранее предугадывать всевозможные типы поломок. Вместо этого процессор делает выводы на основе совокупных показаний датчиков. Проще говоря, система всегда автоматически находит оптимальную конфигурацию для максимальной производительности, "не интересуясь" причиной поломки. Таким образом, сложные микросхемы могут автоматически поддерживать высокую эффективность работы в самых разных условиях, например при перегреве или падении напряжения. В случае серьезного повреждения такая микросхема сохранит хотя бы минимальную работоспособность, что в некоторых ситуациях может спасти жизни людей. Сегодня без электроники невозможно представить ни одну область деятельности. Фактически, наша цивилизация базируется именно на компьютерах, и надежность этих машин имеет первостепенное значение. "Неразрушаемые" микросхемы несомненно станут важным шагом к сверхнадежным космическим кораблям, автомобилям, самолетам и т.д.

Другие интересные новости:

▪ Помидоры в пустыне

▪ Церкви Галлея

▪ Гарнитура Plantronics Explorer 50 на два устройства

▪ Система безопасности программно-определяемых сетей от Fortinet

▪ Чем меньше плотность населения, тем счастливее люди

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Подбор карт. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое бетон? Подробный ответ

▪ статья Кизил мужской. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Против телефонных пиратов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бестрансформаторный блок питания с регулируемым выходным напряжением, 220/16-26 вольт 2 ватта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024