Videon pakkaus ( eng. Video compression ) on tekniikka televisiosignaalin digitaaliseen pakkaamiseen, jonka avulla voit vähentää videovirran esittämiseen käytettävän datan määrää . Videon pakkauksen avulla voit vähentää tehokkaasti videon lähetyskanavien kautta tarvittavaa virtaa ja vähentää tiedon tallentamiseen tarvittavaa tilaa medialle. Haitat: käytettäessä häviöllistä pakkausta tyypillisiä, joskus selvästi näkyviä artefakteja ilmaantuu - esimerkiksi tukkoisuutta (kuvan jakaminen 8x8 pikselin lohkoihin), epäterävyyttä (pienten kuvan yksityiskohtien häviäminen) jne. On myös häviöttömän videon pakkausmenetelmiä , mutta tänään he vähentävät tietoja ei riitä.
Video on pohjimmiltaan kolmiulotteinen joukko värillisiä pikseleitä . Kaksi ulottuvuutta tarkoittavat kehyksen pysty- ja vaakaresoluutiota ja kolmas ulottuvuus on aika. Kehys on joukko kaikkia kameran tietyllä hetkellä näkyvistä pikseleitä tai yksinkertaisesti kuva. Videossa myös ns. puolikehykset ovat mahdollisia (katso: lomitus ).
Pakkaus ei olisi mahdollista, jos jokainen kehys olisi ainutlaatuinen ja pikselijärjestely olisi täysin satunnainen, mutta näin ei ole. Siksi on mahdollista pakata ensinnäkin itse kuva - esimerkiksi valokuva sinisestä taivaasta ilman aurinkoa on itse asiassa pelkistetty kuvaamaan rajapisteitä ja täyttögradienttia . Toiseksi voit pakata samanlaisia vierekkäisiä kehyksiä. Loppujen lopuksi kuvan ja videon pakkausalgoritmit ovat samanlaisia, jos katsomme videota kolmiulotteisena kuvana, jonka kolmas koordinaatti on aika.
Häviöllisen pakkauksen lisäksi videoita voidaan pakata myös häviöttömästi . Tämä tarkoittaa, että purettaessa tulos on täsmälleen (bitti bitiltä) sama kuin alkuperäinen. Häviöttömällä pakkauksella on kuitenkin mahdotonta saavuttaa korkeita pakkaussuhteita todellisessa (ei keinotekoisessa) videossa. Tästä syystä lähes kaikki laajalti käytetty video on häviöllisesti pakattu (mukaan lukien kuluttajien digitaaliset videolevyt , videoiden isännöintisivustot ja satelliittilähetykset). Web- sivustot käyttävät joskus yksinkertaisia GIF- ja APNG -muotoja pienille leikkeille ilman ääntä .
Yksi tehokkaimmista tekniikoista puristussuhteen lisäämiseksi on liikkeen kompensointi . Kaikissa moderneissa videopakkausjärjestelmissä virran myöhemmät kehykset käyttävät edellisten kehysten alueiden samankaltaisuutta pakkaussuhteen lisäämiseksi. Kuitenkin, koska kehyksen kohteet (tai itse kamera) liikkuivat, viereisten ruutujen samankaltaisuuden käyttö oli puutteellista. Liikekompensointitekniikan avulla voit löytää samanlaisia alueita, vaikka ne olisivat siirtyneet edelliseen kuvaan verrattuna.
Videosignaalin pakkaamisen analogiset periaatteet, jotka perustuvat ihmisen näön ominaisuuksiin , ovat olleet tunnettuja television sinänsä ilmestymisestä lähtien, ja ne saavuttivat huippunsa yhteensopivissa väritelevisiojärjestelmissä NTSC , SECAM ja erityisesti PAL . Tietojen pakkaamisen ansiosta oli mahdollista lähettää värikuva 625 juovan hajotuksella taajuuskaistalla, joka alun perin määriteltiin 441 juovan hajottelustandardille. Analogisissa järjestelmissä tähän tarkoitukseen käytettiin televisiosignaalin spektrin viivaominaisuutta ja silmän kirkkauden ja väriherkkyyden laskua hienojen yksityiskohtien alueella. Siten televisiosignaalin spektrin matalataajuisessa osassa oli mahdollista siirtää maksimiinformaatiota (suuret kuvan yksityiskohdat), mutta katkaista spektrin korkeataajuinen osa ilman merkittävää kuvanlaadun heikkenemistä, jolloin jäljelle jäi vain ensimmäiset harmoniset. sen sisältämistä signaaleista kuljettaen tietoa hienoista yksityiskohdista. Värikomponenttiinformaatioon kohdistui entistä enemmän taajuusrajoituksia ja lisäksi sen spektriä siirrettiin siten, että väriinformaatiota kuljettavien vaakataajuussignaalien harmoniset olivat luminanssisignaalin harmonisten välissä. Digitaaliset videon pakkausmenetelmät ilmestyivät lähes samanaikaisesti, kun ADC:t, jotka pystyvät toimimaan videotaajuudella, ja prosessorit, jotka pystyvät suorittamaan aritmeettisia operaatioita noin kolme kertaa videotaajuudella. Tällaisia laitteita alettiin valmistaa 1980-luvun alussa.
Alla oleva taulukko näyttää osittaisen historian kansainvälisten videopakkausstandardien kehityksestä.
| vuosi | Vakio | Kustantaja | Sovellus |
|---|---|---|---|
| 1984 | H.120 | ITU-T | |
| 1988 | H.261 | ITU-T | videoneuvottelut, videoneuvottelut |
| 1993 | MPEG-1 osa 2 | ISO , IEC | Video CD |
| 1995 | H.262/MPEG-2, osa 2 | ISO , IEC , ITU-T | DVD-video , Blu-ray , digitaalinen videolähetys , SVCD |
| 1996 | H.263 | ITU-T | videoneuvottelut, videoneuvottelut, video matkapuhelimissa ( 3GP ) |
| 1999 | MPEG-4 osa 2 | ISO , IEC | video Internetissä ( DivX , Xvid ...) |
| 2003 | H.264/MPEG-4 AVC | Sony , Panasonic , Samsung , ISO , IEC , ITU-T | Blu-ray , HD DVD , digitaalinen videolähetys , Apple TV |
| 2009 | VC-2 (Dirac) | OIC&T | video Internetissä, HDTV-lähetys, UHDTV |
| 2013 | H.265 | ISO , IEC , ITU-T |
Vuoden 2011 lopussa lähes kaikki videonpakkausalgoritmit (esimerkiksi ITU-T :n tai ISO :n hyväksymät standardit ) käyttävät diskreettiä kosinimuunnosta (DCT) tai sen muunnelmia spatiaalisen redundanssin eliminoimiseksi. Myös muut menetelmät, kuten fraktaalipakkaus ja diskreetti wavelet-muunnos , ovat olleet tutkimuksen kohteena, mutta nykyään niitä käytetään yleensä vain still-kuvien pakkaamiseen.
Useimpien pakkausmenetelmien (kuten diskreetti kosinimuunnos ja aallokemuunnos) käyttö edellyttää myös kvantisointiprosessin käyttöä. Kvantisointi voi olla joko skalaari- tai vektorimuotoista, mutta useimmat pakkausmenetelmät käyttävät käytännössä skalaarikvantisointia sen yksinkertaisuuden vuoksi.
Nykyaikainen digitaalinen televisiolähetys on tullut saataville videon pakkaamisen ansiosta. Televisioasemat voivat lähettää teräväpiirtovideon ( HDTV ) lisäksi useita TV-kanavia yhdellä fyysisellä TV-kanavalla (6 MHz).
Vaikka suurin osa videosisällöstä nykyään lähetetään MPEG-2- videon pakkausstandardia käyttäen , uudempia ja tehokkaampia videon pakkausstandardeja käytetään jo lähetystelevisiossa, kuten H.264 ja VC-1 .
| Puristusmenetelmät _ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teoria |
| ||||||
| Häviötön |
| ||||||
| Audio |
| ||||||
| Kuvat |
| ||||||
| Video |
| ||||||
| Videon pakkaus | |
|---|---|
| ITU-T:n suositukset | |
| ISO / IEC- standardit |
|
| SMPTE- standardit | |
| MPEG-4 koodekit |
|
| Häviötön |
|
| Digitaalinen elokuva | |
| Muut koodekit | |
| Katso myös | |