MPEG4 היא טכנולוגיית דחיסה המתאימה למעקב
הוכרז על MPEG4 בנובמבר 1998. התקן הבינלאומי MPEG4, שהיה אמור לשמש במקור בינואר 1999, אינו מיועד רק לקידוד וידאו ושמע בקצב סיביות מסוים, אלא גם מקדיש תשומת לב רבה יותר לאינטראקטיביות ולגמישות של מערכות מולטימדיה. המומחים של קבוצת המומחים MPEG עובדים קשה למען גיבוש ה- MPEG-4. תקן MPEG-4 משמש בעיקר בטלפון וידאו, דוא"ל וידאו וחדשות אלקטרוניות וכו '. דרישות קצב השידור שלו נמוכות יחסית, בין 4800-64000 ביט / שנייה, והרזולוציה היא בין 4800-64000 ביט / שניה. זה 176X144. MPEG-4 משתמש ברוחב פס צר מאוד, דוחס ומשדר נתונים באמצעות טכנולוגיית שחזור מסגרות, על מנת להשיג את הנתונים הנמוכים ביותר ולקבל את איכות התמונה הטובה ביותר.
בהשוואה ל- MPEG-1 ו- MPEG-2, המאפיין של MPEG-4 הוא שהוא מתאים יותר לשירותי AV אינטראקטיביים ולניטור מרחוק. MPEG-4 הוא תקן התמונה הדינמי הראשון שמשנה אותך מפסיבי לפעיל (כבר לא רק צופה, ומאפשר לך להצטרף, כלומר אינטראקטיבי); מאפיין נוסף של זה הוא המקיף שלו; מהמקור, MPEG-4 מנסה למזג אובייקטים טבעיים עם אובייקטים מעשה ידי אדם (במובן של אפקטים חזותיים). מטרת התכנון של MPEG-4 כוללת גם יכולת הסתגלות וקנה מידה רחבים יותר. MPEG4 מנסה להשיג שתי מטרות:
1. תקשורת מולטימדיה בקצב סיביות נמוך;
2. זו הסינתזה של תקשורת מולטימדיה במספר תעשיות.
על פי מטרה זו, MPEG4 מציג אובייקטים של AV (Audio / Visaul Objects), מה שמאפשר פעולות אינטראקטיביות יותר. רזולוציית איכות הווידיאו של MPEG-4 גבוהה יחסית, וקצב הנתונים נמוך יחסית. הסיבה העיקרית היא ש- MPEG-4 מאמץ טכנולוגיית ACE (Advanced Decoding Efficiency), שהיא סט של כללי אלגוריתם קידוד המשמשים לראשונה ב- MPEG-4. כיוון יעד הקשור ל- ACE יכול לאפשר קצב נתונים נמוך מאוד. בהשוואה ל- MPEG-2, הוא יכול לחסוך 90% משטח האחסון. ניתן לשדרג באופן נרחב את MPEG-4 בזרמי שמע ווידאו. כאשר הסרטון משתנה בין 5kb / s ל- 10Mb / s, ניתן לעבד את אות השמע בין 2kb / s ל- 24kb / s. חשוב במיוחד להדגיש כי תקן MPEG-4 הוא שיטת דחיסה מונחית עצמים. זה לא פשוט לחלק את התמונה לגושים מסוימים כמו MPEG-1 ו- MPEG-2, אלא על פי תוכן התמונה, האובייקטים (אובייקטים, תווים, רקע) זה מופרד לביצוע קידוד תוך מסגרת ובין מסגרת. ודחיסה, ומאפשר הקצאה גמישה של קצב קוד בין אובייקטים שונים. יותר בתים מוקצים לאובייקטים חשובים ופחות בתים מוקצים לאובייקטים משניים. לפיכך, יחס הדחיסה משופר מאוד, כך שהוא יכול להשיג תוצאות טובות יותר בקצב קוד נמוך יותר. שיטת הדחיסה מונחה האובייקטים של MPEG-4 הופכת את פונקציית זיהוי התמונה והדיוק לביטוי יותר. פונקציית איתור התמונה מאפשרת למערכת מקליט הווידיאו הקשיח פונקציית אזעקת תנועה טובה יותר.
בקיצור, MPEG-4 הוא תקן קידוד וידיאו חדש לגמרי עם קצב סיביות נמוך ויחס דחיסה גבוה. קצב השידור הוא 4.8 ~ 64kbit / s, והוא תופס שטח אחסון קטן יחסית. לדוגמא, עבור מסך צבעוני ברזולוציה של 352 × 288, כאשר שטח התפיסה של כל פריים הוא 1.3KB, אם תבחר 25 פריימים / שנייה, זה ידרוש 120KB לשעה, 10 שעות ביום, 30 יום לחודש , ו- 36GB לכל ערוץ לחודש. אם מדובר ב -8 ערוצים, נדרש 288GB, מה שמקובל כמובן.
ישנם סוגים רבים של טכנולוגיות בתחום זה, אך הטכנולוגיות הבסיסיות ביותר והנפוצות ביותר בו זמנית הן MPEG1, MPEG2, MPEG4 וטכנולוגיות אחרות. MPEG1 היא טכנולוגיה עם יחס דחיסה גבוה אך איכות תמונה ירודה יותר; בעוד שטכנולוגיית MPEG2 מתמקדת בעיקר באיכות התמונה, ויחס הדחיסה קטן, ולכן היא דורשת שטח אחסון גדול; טכנולוגיית MPEG4 הינה טכנולוגיה פופולארית יותר בימינו, שימוש בטכנולוגיה זו יכולה להיות היא חוסכת מקום, יש לה איכות תמונה גבוהה ואינה מצריכה רוחב פס גבוה של העברת רשת. לעומת זאת, טכנולוגיית MPEG4 פופולארית יחסית בסין והוכרה גם על ידי מומחים בתעשייה.
על פי ההקדמה, מכיוון שתקן MPEG4 משתמש בקווי טלפון כמדיום השידור, ניתן להגדיר מפענחים במקום בהתאם לדרישות השונות של היישום. ההבדל בינה לבין שיטת קידוד הדחיסה המבוססת על חומרה ייעודית הוא בכך שמערכת הקידוד פתוחה וניתן להוסיף מודולי אלגוריתם חדשים ויעילים בכל עת. MPEG4 מתאים את שיטת הדחיסה בהתאם למאפיינים המרחביים והזמניים של התמונה, כדי להשיג יחס דחיסה גדול יותר, זרם קוד דחיסה נמוך יותר ואיכות תמונה טובה יותר מ- MPEG1. יעדי היישום שלה הם להעברת פס צר, דחיסה איכותית, פעולות אינטראקטיביות וביטויים המשלבים אובייקטים טבעיים עם אובייקטים מעשה ידי אדם, תוך שימת דגש במיוחד על יכולת הסתגלות רחבה ומדרגיות. לכן, MPEG4 מבוסס על מאפייני תיאור הסצנה ועיצוב מונחה רוחב פס, מה שהופך אותו למתאים מאוד לתחום מעקב הווידיאו, המתבטא בעיקר בהיבטים הבאים:
1. שטח האחסון נשמר - השטח הנדרש לאימוץ MPEG4 הוא 1/10 מזה של MPEG1 או M-JPEG. בנוסף, מכיוון ש- MPEG4 יכול להתאים באופן אוטומטי את שיטת הדחיסה בהתאם לשינויים בסצנה, הוא יכול להבטיח שאיכות התמונה לא תושפל עבור תמונות סטילס, סצינות ספורט כלליות וסצינות פעילות אינטנסיביות. זוהי שיטת קידוד וידאו יעילה יותר.
2. איכות תמונה גבוהה - רזולוציית התמונה הגבוהה ביותר של MPEG4 היא 720x576, שקרוב לאפקט התמונה של ה- DVD. MPEG4 המבוסס על מצב דחיסת AV קובע שהוא יכול להבטיח הגדרה טובה לאובייקטים נעים, ואיכות הזמן / זמן / התמונה ניתנת להתאמה.
3. הדרישה לרוחב הפס של העברת רשת אינה גבוהה - מכיוון שיחס הדחיסה של MPEG4 הוא יותר מפי 10 מזה של MPEG1 ו- M-JPEG מאותה האיכות, רוחב הפס שנכבש במהלך העברת הרשת הוא רק בערך 1/10 מזה. של MPEG1 ו- M-JPEG באותה איכות. . תחת אותן דרישות איכות תמונה, MPEG4 זקוק רק לרוחב פס קטן יותר.
====================
נקודות עיקריות טכניות של תקן קידוד הווידאו החדש H.264
סיכום:
עבור יישומים מעשיים, המלצת H.264 שגובשה במשותף על ידי שני ארגוני התקינה הבינלאומיים הגדולים, ISO / IEC ו- ITU-T, היא פיתוח חדש בטכנולוגיית קידוד וידאו. יש לו את המאפיינים הייחודיים שלו בהערכת תנועה מרובת-מצבים, טרנספורמציה שלמה, קידוד סמלי VLC מאוחד ותחביר קידוד שכבתי. לכן, לאלגוריתם H.264 יש יעילות קידוד גבוהה, וסיכויי היישום שלו צריכים להיות מובנים מאליהם.
מילות מפתח: קידוד וידאו תקשורת תמונה JVT
מאז שנות השמונים, הכנסת שתי סדרות עיקריות של תקני קידוד וידיאו בינלאומיים, MPEG-x שנוסחו על ידי ISO / IEC ו- H.1980x שנוסחו על ידי ITU-T, הכניסה עידן חדש של יישומי תקשורת ואחסון וידאו. מהמלצות קידוד וידיאו H.26 ל- H.261 / 262, MPEG-3/1/2 וכו ', יש מטרה משותפת שנמשכת כל הזמן, כלומר להשיג כמה שיותר בקצב הסיביות הנמוך ביותר האפשרי. (או קיבולת אחסון). איכות תמונה טובה. יתר על כן, ככל שגוברת הדרישה של השוק להעברת תמונות, הבעיה כיצד להתאים את עצמם למאפייני השידור של ערוצים שונים הולכת ומתבררת. זו הבעיה שיש לפתור על ידי תקן הוידאו החדש H.4 שפותח במשותף על ידי IEO / IEC ו- ITU-T.
H.261 היא ההצעה המוקדמת ביותר לקידוד הווידאו, המטרה היא לתקנן את טכנולוגיית קידוד הווידאו ביישומי ועידת רשת ISDN בטלוויזיה ובטלפון וידאו. האלגוריתם בו הוא משתמש משלב שיטת קידוד היברידית של חיזוי בין-מסגרת שיכולה להפחית יתירות זמנית ושינוי DCT שיכול להפחית יתירות מרחבית. הוא תואם לערוץ ISDN, וקצב הפלט שלו הוא p × 64kbit / s. כאשר הערך של p קטן, ניתן להעביר רק תמונות עם הגדרה נמוכה, המתאימה לשיחות טלוויזיה פנים אל פנים; כאשר הערך של p גדול (כגון p> 6), ניתן להעביר תמונות טלוויזיה בכנס עם הגדרה טובה יותר. H.263 ממליץ על תקן דחיסת תמונה בקצב סיביות נמוך, שהוא מבחינה טכנית שיפור והרחבה של H.261, ותומך ביישומים עם קצב סיביות נמוך מ- 64kbit / s. אך למעשה H.263 ואילך H.263 + ו- H.263 ++ פותחו כדי לתמוך ביישומי קצב סיביות מלא. ניתן לראות מהעובדה שהוא תומך בפורמטי תמונה רבים, כמו Sub-QCIF, QCIF, CIF, 4CIF ואפילו פורמטים 16CIF ואחרים.
קצב הקוד של תקן MPEG-1 הוא כ -1.2 מגה-ביט / שנייה, והוא יכול לספק 30 פריימים של תמונות באיכות CIF (352 × 288). הוא מנוסח לאחסון וידאו ולהפעלה של דיסקי CD-ROM. האלגוריתם הבסיסי של החלק קידוד הווידאו הסטנדרטי של MPEG-l דומה ל- H.261 / H.263, ואמצעים כמו חיזוי בין-מסגרת בתמורה לתנועה, DCT דו-ממדי ו- VLC קידוד באורך ריצה. בנוסף, מושגים כגון מסגרת תוך (I), מסגרת חיזוי (P), מסגרת ניבוי דו כיוונית (B) ומסגרת DC (D) מוצגים כדי לשפר עוד יותר את יעילות הקידוד. על בסיס MPEG-1, תקן MPEG-2 ביצע כמה שיפורים בשיפור רזולוציית התמונות והתאימות לטלוויזיה דיגיטלית. לדוגמא, הדיוק של וקטור התנועה שלו הוא חצי פיקסל; בפעולות קידוד (כגון הערכת תנועה ו- DCT) הבחנה בין "מסגרת" ל"שדה "; הציגו טכנולוגיות מדרגיות קידוד, כגון מדרגיות מרחבית, מדרגיות זמנית ויכולת הרחבה של אות לרעש. תקן MPEG-4 שהוצג בשנים האחרונות הציג קידוד על בסיס אובייקטים אורקוליים (AVO: Audio-Visual Object), מה שמשפר מאוד את היכולות האינטראקטיביות ואת יעילות הקידוד של תקשורת וידאו. MPEG-4 אימצה גם כמה טכנולוגיות חדשות, כגון קידוד צורות, DCT אדפטיבי, קידוד אובייקט וידאו בצורת שרירותיות וכן הלאה. אך מקודד הווידיאו הבסיסי של MPEG-4 עדיין שייך לסוג של מקודד היברידי בדומה ל- H.263.
בקיצור, ההמלצה H.261 היא קידוד וידאו קלאסי, H.263 הוא פיתוחו, ויחליף אותו בהדרגה בפועל, בעיקר בשימוש בתקשורת, אך האפשרויות הרבות של H.263 גורמות לרוב למשתמשים בהפסד. סדרת הסטנדרטים MPEG התפתחה מיישומים עבור אמצעי אחסון ליישומים שמתאימים למדיות שידור. המסגרת הבסיסית של קידוד הווידאו הליבה שלה עולה בקנה אחד עם H.261. ביניהם, החלק המושך את העין "קידוד מבוסס אובייקט" של MPEG-4 נובע מכך שיש עדיין מכשולים טכניים, וקשה ליישם אותו באופן אוניברסלי. לכן, הצעת קידוד הווידאו החדשה H.264 שפותחה על בסיס זה מתגברת על חולשותיהן של השניים, מציגה שיטת קידוד חדשה במסגרת קידוד היברידי, משפרת את יעילות הקידוד ומתמודדת עם יישומים מעשיים. במקביל, הוא גובש במשותף על ידי שני ארגוני התקינה הבינלאומיים הגדולים, וסיכויי היישום שלו צריכים להיות מובנים מאליהם.
1. H.264 של JVT
H.264 הוא תקן קידוד וידאו דיגיטלי חדש שפותח על ידי צוות הווידיאו המשותף (JVT: צוות הווידיאו המשותף) של VCEG (קבוצת מומחי קידוד וידאו) של ITU-T ו- MPEG (קבוצת מומחים לקידוד תמונות נע) של ISO / IEC. זהו חלק 10 מה- H.264 של ITU-T ו- MPEG-4 של ISO / IEC. שידול הטיוטות החל בינואר 1998. הטיוטה הראשונה הושלמה בספטמבר 1999. מודל הבדיקה TML-8 פותח במאי 2001. מועצת ה- FCD של H.264 הועברה בישיבה החמישית של JVT ביוני 5.. התקן נמצא כעת בפיתוח וצפוי להיות מאומץ רשמית במחצית הראשונה של השנה הבאה.
H.264, כמו התקן הקודם, הוא גם מצב קידוד היברידי של DPCM בתוספת קידוד טרנספורמציה. עם זאת, היא מאמצת תכנון תמציתי של "חזרה ליסודות", ללא אפשרויות רבות, ומשיגה ביצועי דחיסה טובים בהרבה מ- H.263 ++; זה מחזק את יכולת ההסתגלות לערוצים שונים ומאמץ מבנה ותחביר "ידידותיים לרשת". תורם לעיבוד שגיאות ואובדן מנות; מגוון רחב של יעדי יישומים כדי לענות על הצרכים של מהירויות שונות, רזולוציות שונות ואירועי שידור (אחסון) שונים; המערכת הבסיסית שלה פתוחה ואין צורך בזכויות יוצרים לשימוש.
מבחינה טכנית, ישנן נקודות עיקריות רבות בתקן H.264, כגון קידוד סמלי VLC מאוחד, דיוק גבוה, הערכת תזוזה מרובת מצבים, טרנספורמציה שלמה המבוססת על בלוקים 4 × 4 ותחביר קידוד רבתי. אמצעים אלה גורמים לאלגוריתם H.264 ליעילות קידוד גבוהה מאוד, באותה איכות תמונה משוחזרת, הוא יכול לחסוך כ -50% מקצב הקוד מאשר H.263. מבנה זרם הקוד של H.264 הוא בעל יכולת התאמה חזקה לרשת, מגדיל את יכולות שחזור השגיאות ויכול להתאים עצמו ליישום של רשתות IP ורשתות אלחוטיות.
2. דגשים טכניים של H264
עיצוב בשכבות
ניתן לחלק את האלגוריתם H.264 רעיונית לשתי שכבות: שכבת קידוד הווידאו (VCL: Video Coding Layer) אחראית על ייצוג יעיל של תוכן וידאו, ושכבת ההפשטה של הרשת (NAL: Network Abstraction Layer) אחראית על הדרך המתאימה. נדרש על ידי הרשת. ארז והעביר נתונים. המבנה ההיררכי של מקודד H.264 מוצג באיור 1. ממשק מבוסס מנות מוגדר בין VCL ל- NAL, ואריזה ואיתות תואם הם חלק מ- NAL. באופן זה, משימות היעילות הגבוהות של קידוד וידידותיות הרשת מושלמות על ידי VCL ו- NAL בהתאמה.
שכבת VCL כוללת קידוד היברידי של פיצוי תנועה מבוסס בלוק וכמה תכונות חדשות. בדומה לתקני קידוד הווידאו הקודמים, H.264 אינו כולל פונקציות כגון עיבוד מקדים ועיבוד לאחר בטיוטה, מה שיכול להגדיל את הגמישות של התקן.
NAL אחראית על שימוש בפורמט הפילוח של רשת השכבה התחתונה כדי להכיל נתונים, כולל מסגור, איתות ערוצים לוגיים, ניצול מידע על תזמון או אות סיום רצף וכו '. לדוגמא, NAL תומכת בפורמטי העברת וידאו בערוצים המועברים במעגל, ו תומך בפורמטי שידור וידאו באינטרנט באמצעות RTP / UDP / IP. NAL כוללת מידע כותרת משלה, מידע על מבנה קטע ומידע עומס בפועל, כלומר נתוני VCL בשכבה העליונה. (אם משתמשים בטכנולוגיית פילוח נתונים, הנתונים עשויים להיות מורכבים ממספר חלקים).
הערכת תנועה ברמת דיוק גבוהה
H.264 תומך בווקטורי תנועה בדיוק של 1/4 או 1/8 פיקסלים. ברמת דיוק של 1/4 פיקסלים, ניתן להשתמש במסנן בעל 6 ברז להפחתת רעש בתדירות גבוהה. עבור וקטורי תנועה עם דיוק של 1/8 פיקסלים, ניתן להשתמש במסנן מורכב יותר עם 8 ברזים. בעת ביצוע הערכת תנועה, המקודד יכול גם לבחור מסנני אינטרפולציה "משופרים" כדי לשפר את השפעת החיזוי
בחיזוי התנועה של H.264, ניתן לחלק בלוק מאקרו (MB) לחסימות משנה שונות על פי איור 2 כדי ליצור 7 מצבים שונים של גדלי בלוקים. חלוקה רבת-מצב גמישה ומפורטת זו מתאימה יותר לצורתם של האובייקטים הנעים בפועל בתמונה, ומשתפרת מאוד
דיוק הערכת התנועה משתפר. באופן זה, כל בלוק מאקרו יכול להכיל 1, 2, 4, 8 או 16 וקטורי תנועה.
ב- H.264, המקודד רשאי להשתמש ביותר ממסגרת קודמת אחת לצורך הערכת תנועה, שהיא מה שמכונה טכנולוגיית הפניה מרובת מסגרות. לדוגמא, אם 2 או 3 מסגרות הן רק מסגרות התייחסות מקודדות, המקודד יבחר מסגרת חיזוי טובה יותר לכל מאקרו-יעד ויציין עבור כל מאקרו איזו מסגרת משמשת לחיזוי.
4 × 4 לחסום טרנספורמציה שלמה
H.264 דומה לתקן הקודם, תוך שימוש בקידוד טרנספורמציה מבוסס-בלוק עבור השאריות, אך הטרנספורמציה היא פעולה שלמה במקום פעולת מספר אמיתי, והתהליך בעצם דומה לזה של DCT. היתרון בשיטה זו הוא שמאפשרים את אותה טרנספורמציה מדויקת וטרנספורמציה הפוכה בקודן ובמפענח, מה שמקל על השימוש בחשבון פשוט של נקודה קבועה. במילים אחרות, אין כאן "שגיאת טרנספורמציה הפוכה". יחידת הטרנספורמציה היא 4 × 4 בלוקים, במקום 8 × 8 בלוקים שהיו נפוצים בעבר. ככל שגודל בלוק התמרה מצטמצם, חלוקת האובייקט הנע מדויקת יותר. באופן זה, לא רק סכום חישוב הטרנספורמציה קטן יחסית, אלא גם שגיאת ההתכנסות בקצה האובייקט הנע מצטמצמת מאוד. על מנת להפוך את שיטת טרנספורמציית הבלוקים בגודל קטן לא לייצר את ההבדל בגווני אפור בין הבלוקים באזור החלק הגדול בתמונה, מקדם ה- DC של 16 גושי 4 × 4 של נתוני הבהירות המאקרו-בתוך המסגרת (כל בלוק קטן אחד , סך הכל 16) מבצעת טרנספורמציית בלוק 4x4 שנייה, ומבצעת טרנספורמציה של 2 × 2 על מקדמי DC של 4 בלוקים 4x4 של נתוני כרומיננטיות (אחד לכל בלוק קטן, 4 בסך הכל).
על מנת לשפר את יכולת בקרת הקצב של H.264, נשלט שינוי גודל צעד הכימות בכ- 12.5% במקום עלייה מתמדת. הנורמליזציה של משרעת מקדם הטרנספורמציה מעובדת בתהליך כימות הפוך כדי להפחית את המורכבות החישובית. על מנת להדגיש את נאמנות הצבע, נקבע גודל צעד קטן לכימות עבור מקדם הכרומיננס.
VLC מאוחד
ישנן שתי שיטות לקידוד אנטרופיה ב- H.264. האחד הוא שימוש ב- VLC מאוחד (UVLC: Universal VLC) עבור כל הסמלים שייקודדו, והשני הוא שימוש בקידוד חשבון בינארי המותאם לתוכן (CABAC: Context-Adaptive). קידוד חשבון בינארי). CABAC היא אופציה אופציונלית, ביצועי הקידוד שלה טובים מעט יותר מ- UVLC, אך גם המורכבות החישובית גבוהה יותר. UVLC משתמש במערכת מילות קוד באורך בלתי מוגבל, ומבנה העיצוב רגיל מאוד, ואפשר לקודד אובייקטים שונים באותה טבלת קוד. קל ליצור שיטה זו מילת קוד, והמפענח יכול לזהות בקלות את הקידומת של קוד הקוד, ו- UVLC יכול להשיג במהירות סנכרון מחדש כאשר מתרחשת שגיאת סיביות.
כאן, x0, x1, x2, ... הם ביטי מידע, והם 0 או 1. איור 4 מציג את 9 מילות הקוד הראשונות. לדוגמא, מילת המספר הרביעית מכילה INFO4. העיצוב של מילת קוד זו מותאם לסינכרון מחדש מהיר כדי למנוע שגיאות סיביות.
פיקוח פנים
בסטנדרטים הקודמים של סדרת H.26x ו- MPEG-x, נעשה שימוש בשיטות חיזוי בין-מסגרות. ב- H.264, חיזוי פנים-מסגרת זמין בעת קידוד תמונות פנים. עבור כל בלוק 4 × 4 (למעט הטיפול המיוחד בבלוק הקצה), ניתן לחזות כל פיקסל בסכום משוקלל שונה של 17 הפיקסלים המקודדים הקודמים (כמה משקלים יכולים להיות 0), כלומר פיקסל זה 17 פיקסלים בפינה השמאלית העליונה של הבלוק. ברור שסוג זה של חיזוי פנים-מסגרת אינו בזמן, אלא אלגוריתם קידוד חזוי המבוצע בתחום המרחבי, שיכול להסיר את יתירות המרחב בין בלוקים סמוכים ולהשיג דחיסה יעילה יותר.
בריבוע 4 × 4, a, b, ..., p הם 16 פיקסלים לחיזוי, ו- A, B, ..., P הם פיקסלים מקודדים. לדוגמה, ניתן לחזות את הערך של נקודה m על ידי הנוסחה (J + 2K + L + 2) / 4, או על ידי הנוסחה (A + B + C + D + I + J + K + L) / 8, וכולי. על פי נקודות התייחסות החיזוי שנבחרו, ישנם 9 מצבים שונים להארה, אך יש מצב אחד בלבד לחיזוי כרומיננטיות בתוך המסגרת.
לסביבות IP ואלחוטיות
טיוטת H.264 מכילה כלים לחיסול שגיאות כדי להקל על העברת וידיאו דחוס בסביבה עם שגיאות תכופות ואובדן מנות, כגון חוסן השידור בערוצים ניידים או בערוצי IP.
על מנת להתנגד לשגיאות שידור, ניתן לבצע את סנכרון הזמן בזרם הווידיאו H.264 באמצעות רענון תמונות בתוך המסגרת, והסנכרון המרחבי נתמך על ידי קידוד מובנה של פרוסות. יחד עם זאת, על מנת להקל על סנכרון מחדש לאחר שגיאת סיביות, נקודת סנכרון מחדש מסוימת מסופקת גם בנתוני הווידאו של תמונה. בנוסף, רענון מאקרו בתוך המסגרת וחסימת מאקרו התייחסות מרובה מאפשרים למקודד לבחון לא רק את יעילות הקידוד, אלא גם את המאפיינים של ערוץ השידור בקביעת מצב המאקרו-בלוק.
בנוסף לשימוש בשינוי גודל שלב הכימות בכדי להתאים אותו לקצב קוד הערוץ, ב- H.264, משתמשים בדרך כלל בשיטת פילוח הנתונים כדי להתמודד עם השינוי בקצב קוד הערוץ. באופן כללי, הרעיון של פילוח נתונים הוא ליצור נתוני וידאו עם סדרי עדיפויות שונים בקודן כדי לתמוך באיכות השירות QoS ברשת. לדוגמא, מאמצת שיטת חלוקת נתונים מבוססת תחביר לחלוקת הנתונים של כל פריים למספר חלקים על פי חשיבותה, המאפשרת להשליך את המידע הפחות חשוב כאשר המאגר עולה על גדותיו. ניתן להשתמש גם בשיטת חלוקת נתונים זמנית דומה, אשר מושגת באמצעות מסגרות התייחסות מרובות במסגרות P ו- B.
ביישום של תקשורת אלחוטית, אנו יכולים לתמוך בשינויים גדולים בקצב הסיביות של הערוץ האלחוטי על ידי שינוי דיוק הכימות או רזולוציית המרחב / זמן של כל פריים. עם זאת, במקרה של שידור לקבוצה, אי אפשר לדרוש מהקודן להגיב לקצב סיביות משתנה. לכן, בניגוד לשיטת FGS (Fine Granular Scalability) המשמשת ב- MPEG-4 (עם יעילות נמוכה יותר), H.264 משתמש במסגרות SP של מיתוג זרם במקום קידוד היררכי.
========================
3. ביצועי TML-8
TML-8 הוא מצב הבדיקה של H.264, השתמש בו כדי להשוות ולבדוק את יעילות קידוד הווידאו של H.264. ה- PSNR שמספק תוצאות הבדיקה הראה בבירור כי בהשוואה לביצועים של MPEG-4 (ASP: Advanced Simple Profile) ו- H.263 ++ (HLP: High Latency Profile), לתוצאות של H.264 יתרונות ברורים. כפי שמוצג באיור 5.
PSNR של H.264 הוא ללא ספק טוב יותר מזה של MPEG-4 (ASP) ו- H.263 ++ (HLP). במבחן ההשוואה של 6 מהירויות, ה- PSNR של H.264 גבוה ב- 2dB לעומת MPEG-4 (ASP) בממוצע. זה ממוצע גבוה יותר מ -3 DB מ- H.263 (HLP). 6 שיעורי הבדיקה והתנאים הקשורים אליהם הם: קצב 32 kbit / s, קצב פריימים של 10f / s ופורמט QCIF; קצב 64 kbit / s, קצב פריימים של 15f / s ופורמט QCIF; קצב 128kbit / s, 15f / s קצב פריימים ופורמט CIF; קצב 256kbit / s, קצב פריימים של 15f / s ופורמט QCIF; קצב 512 kbit / s, קצב פריימים של 30f / s ופורמט CIF; קצב 1024 kbit / s, קצב פריימים של 30f / s ופורמט CIF.
4. קושי במימוש
עבור כל מהנדס השוקל יישומים מעשיים, תוך תשומת לב לביצועים המעולים של H.264, הוא חייב למדוד את הקושי ביישומו. באופן כללי, השיפור בביצועי H.264 מתקבל במחיר מורכבות מוגברת. עם זאת, עם התפתחות הטכנולוגיה, עלייה זו במורכבות היא בתחום המקובל של הטכנולוגיה הנוכחית או בעתיד הקרוב שלנו. למעשה, בהתחשב במגבלת המורכבות, H.264 לא אימצה כמה אלגוריתמים משופרים יקרים במיוחד מבחינה חישובית. לדוגמא, H.264 אינה משתמשת בטכנולוגיית פיצוי תנועה גלובלית, המשמשת ב- MPEG-4 ASP. הגדלת מורכבות הקידוד הניכרת.
הן H.264 והן MPEG-4 כוללים מסגרות B ומדויקות יותר ומורכבות יותרמסנני אינטרפולציה לתנועת lex מאשר MPEG-2, H.263 או MPEG-4 SP (פרופיל פשוט). על מנת להשלים טוב יותר את הערכת התנועה, H.264 הגדילה משמעותית את סוגי גדלי הבלוקים המשתנים ואת מספר מסגרות הייחוס המשתנות.
דרישות ה- RAM של H.264 משמשות בעיקר לתמונות מסגרת הפניה, ורוב הסרטונים המקודדים משתמשים ב -3 עד 5 פריימים של תמונות הפניה. זה לא דורש יותר ROM מאשר מקודד הווידאו הרגיל, מכיוון ש H.264 UVLC משתמש בטבלת חיפוש מובנית היטב לכל סוגי הנתונים.
5. דברי סיום
ל- H.264 פוטנציאלים רחבים ליישומים, כגון תקשורת וידאו בזמן אמת, שידור וידאו באינטרנט, שירותי הזרמת וידאו, תקשורת מרובת נקודות ברשתות הטרוגניות, אחסון וידאו דחוס, מאגרי וידאו וכו '.
ניתן לסכם את המאפיינים הטכניים של המלצות H.264 לשלושה היבטים. האחת היא להתמקד במעשיות, לאמץ טכנולוגיה בוגרת, לרדוף אחר יעילות קידוד גבוהה יותר ולביטוי תמציתי; השנייה היא להתמקד בהתאמה לרשתות סלולריות ו- IP ולאמץ טכנולוגיה היררכית, המפרידה בין הקידוד לבין הערוץ באופן רשמי, במהותה, לוקחת בחשבון את מאפייני הערוץ יותר באלגוריתם מקודד המקור; השלישי הוא שמתחת למסגרת הבסיסית של המקודד ההיברידי, כל מרכיבי המפתח העיקריים שלו מיוצרים. שיפורים עיקריים, כגון הערכת תנועה מרובת-מצבים, חיזוי פנים-מסגרת, חיזוי רב-מסגרת, VLC מאוחד, טרנספורמציה שלמה דו-ממדית 4 × 4 וכו '.
עד כה H.264 לא סופם סופית, אך בגלל יחס הדחיסה הגבוה יותר ויכולת ההתאמה הטובה יותר של הערוץ, נעשה בו שימוש נרחב יותר ויותר בתחום תקשורת הוידאו הדיגיטלית או האחסון, ופוטנציאל הפיתוח שלו הוא בלתי מוגבל.
לבסוף, יש לציין כי הביצועים המעולים של H.264 אינם ללא עלות, אך העלות היא עלייה גדולה במורכבות החישובית. על פי הערכות, המורכבות החישובית של קידוד היא בערך פי שלושה מזו של H.263, ומורכבות הפענוח בערך פי 2 מ- H.263.
===========================
להבין נכון את מוצרי הטכנולוגיה H.264 ו- MPEG-4, ולבטל את התעמולה הכוזבת של היצרן
ידוע כי לתקן ה- codec H.264 יש מידה מסוימת של התקדמות, אך הוא אינו תקן מקודד הווידאו המועדף, במיוחד כמוצר מעקב, מכיוון שיש בו גם פגמים טכניים מסוימים.
נכלל בתקן MPEG-4 חלק 10 כתקן ה- codec וידאו H.264, כלומר הוא מחובר רק לחלק העשירי של MPEG-4. במילים אחרות, H.264 אינו חורג מהיקף תקן MPEG-4. לכן, זה לא נכון שתקן H.264 ואיכות העברת הווידאו באינטרנט גבוהים יותר מ- MPEG-4. המעבר מ- MPEG-4 ל- H.264 עוד יותר לא מובן. ראשית, תן לנו להבין נכון את ההתפתחות של MPEG-4:
1. MPEG-4 (SP) ו- MPEG-4 (ASP) הן טכנולוגיות המוצרים המוקדמות של MPEG-4
MPEG-4 (SP) ו- MPEG-4 (ASP) הוצעו בשנת 1998. הטכנולוגיה שלה התפתחה עד היום, ואכן יש כמה בעיות. לכן אנשי הצוות הטכני הנוכחי שבבעלותם היכולים לפתח MPEG-4 לא אימצו את הטכנולוגיה הנחשלת הזו במוצרי מעקב וידאו MPEG-4 או ועידת וידאו. ההשוואה בין מוצרי H.264 (מוצרים טכניים לאחר 2005) לבין טכנולוגיית MPEG-4 (SP) המוקדמת המקודמת באינטרנט אינה הולמת באמת. האם השוואה בין ביצועי מוצרי IT בשנים 2005 ו 2001 יכולה להיות משכנעת? . מה שצריך להסביר כאן זה שמדובר בהתנהגות הייפ טכנית של יצרנים.
אנא עיין בהשוואת הטכנולוגיה:
יש יצרנים שטעו השוואות: באותה איכות תמונה משוחזרת, H.264 מפחיתה את קצב הסיביות ב -50% בהשוואה ל- H.263 + ו- MPEG-4 (SP).
נתונים אלה בעצם משווים את נתוני המוצרים הטכנולוגיים החדשים של H.264 עם נתוני המוצרים הטכנולוגיים המוקדמים של MPEG-4, שהם חסרי משמעות ומטעים להשוואה בין מוצרי טכנולוגיית MPEG-4 הנוכחיים. מדוע מוצרי H.264 לא השוו נתונים עם מוצרים חדשים בטכנולוגיית MPEG-4 בשנת 2006? הפיתוח של טכנולוגיית קידוד הווידאו H.264 הוא אכן מהיר מאוד, אך אפקט הווידיאו שלה לפענוח הווידאו מקביל רק לאפקט הווידיאו של Windows Media Player 9.0 (WM9) של מיקרוסופט. נכון לעכשיו, למשל, טכנולוגיית MPEG-4 המשמשת את שרת הווידיאו הקשיח של Huayi וציוד ועידת הווידאו הגיעה למפרט הטכני (WMV) בטכנולוגיית פענוח הווידאו, וסנכרון השמע ווידאו הוא פחות מ- 0.15 שניות (תוך 150 אלפיות השנייה). ). H.264 ו- Microsoft WM9 לא יכולים להתאים
2. טכנולוגיית ה- MPEG-4 המפענחת לפיתוח וידאו:
נכון לעכשיו, טכנולוגיית מפענחי הווידאו MPEG-4 מתפתחת במהירות, לא כפי שהיצרנים מקפידים על האינטרנט. היתרון של תקן התמונה H.264 הנוכחי הוא רק בדחיסתו ובאחסון שלו, שהוא קטן ב-15-20% מקובץ האחסון הנוכחי MPEG-4 של מוצרי Huayi, אך פורמט הווידאו שלו אינו פורמט סטנדרטי. הסיבה היא ש- H.264 אינו מאמץ פורמט אחסון בשימוש בינלאומי, ולא ניתן לפתוח את קבצי הווידאו שלו באמצעות תוכנת צד ג 'שנמצאת בשימוש בינלאומי. לכן, בחלק ממשלות וסוכנויות מקומיות, בעת בחירת ציוד, נאמר בבירור כי יש לפתוח את קבצי הווידאו באמצעות תוכנת צד שלישי מקובלת. זה באמת חשוב לניטור מוצרים. במיוחד כאשר מתרחשת גניבה, המשטרה צריכה להשיג ראיות, לנתח וכו '.
הגרסה המשודרגת של מפענח הווידאו MPEG-4 היא (WMV), והשמע שונה על פי טכנולוגיית הקידוד והניסיון של כל יצרן. מוצרי הטכנולוגיה החדשים הבוגרים של MPEG-4 בין השנים 2005-2006 גבוהים בהרבה ממוצרי הטכנולוגיה H.264 מבחינת ביצועים.
מבחינת שידור: בהשוואה ל- MPE החדשמוצר טכנולוגיית G-4 H.264, ישנם הליקויים הבאים:
1. סנכרון שמע ווידאו: לסנכרון שמע ווידאו H.264 יש כמה בעיות, בעיקר מבחינת עיכוב. ביצועי השידור של H.264 מקבילים ל- Windows Media Player 9.0 (WM9) של מיקרוסופט. נכון לעכשיו, טכנולוגיית MPEG-4 שאומצה על ידי שרת הווידיאו ברשת Huayi משיגה עיכוב של פחות מ- 0.15 שניות (150 אלפיות השנייה) בתחום מעקב הווידיאו ועידת הווידיאו, אשר מעבר להישג ידם של מוצרי H.264;
2. יעילות העברת רשת: אמצו H.2
המוצר השני שלנו:
