MŮJ KOŠÍK
Můj košík je prázdný

TV, TV-SAT

Trochu teorie

Komprese obrazových a zvukových signálů
Komprese obrazu
V současné době se používá několik kompresních metod. Nejstarší z nich (JPEG, H-261, MPEG-2) používají skupiny pixelů (pokrývající určitou oblast, například 8 bitů x 8 bitů). Tyto metody neanalyzují aktuální strukturu obrazu. Tuto generaci kompresorů lze používat v případě nižších rozlišení, pokud přenosová rychlost není menší než 64kbps.
Efektivnější metodu komprese nabízí druhá generace algoritmů. Tyto algoritmy (např. MPEG-4) provedou určitý druh analýzy obrazu před uskutečněním odpovídající kompresní procedury. Bylo zjištěno, že obraz lze dělit na jednotlivé části efektivnějším způsobem. Obraz, který se skládá z pixelů se stejnými vlastnostmi, lze rozdělit na specifické skupiny. Tento pracovní postup výrazně zlepšuje proces komprese. Aby bylo dosaženo takového analytického postupu, byl použit lidsky chápající model (HVS - Human Vision System) .
Typické kódovací zařízení druhé generace se skládá z následujících modulů: členění (segmentace), odhad pohybu, kódování obrysů a textur. Systém nabízí kompromis mezi rychlostí komprese a kvalitou obrazu dosaženého po dekompresi.
Standardy komprese obrazu: H-261, H263
H-261 systém byl vytvořen pro ISDN sítě s šířkou pásma 64 kbps. H-261 standard umožňuje kompresní rychlosti od 100:1 do 2000:1, avšak čím vyšší kompresní poměr, tím nižší kvalita dekomprimovaného obrazu. Kodek pracuje ve dvou režimech: intra frame - INTRA a inter frame - INTER.
V průběhu INTRA kompresního režimu je snímek rozdělen do dvou bloků o velikosti 8x8 pixelů. Poté jsou komprimovány pomocí Discrete Cosines Transform (podobný jako JPEG).
V INTER režimu se ukládají pouze změny, které nastaly mezi následujícími snímky. Musí však být označeno, že alespoň jednou za 123 snímků musí být komprese v INTRA režimu uskutečněna.
Vývoj H.263 standardu byl míněn pro zajištění komprese obrazového signálu pro sítě s malou šířkou pásma, přibližně od 28.8 do 33.6 kbps.
H-263 je zmodernizovaná verze H-261 standardu. Ve srovnání s původní verzí byla použita half-pixelová kompenzace pohybu místo pixelové kompenzace pohybu. Bylo upuštěno od detekce a přenosu korekce chyb a byly integrovány nové volitelné režimy provozu.
Více informací naleznete na H-261 a H-263.
MPEG-4 komprese
MPEG-4 je nejnovější standard komprese obrazu, který se rychlé stává populárním, také pokud jde o video streaming. Ve srovnání s výše uvedenými standardy zapojuje efektivní metody pro multimediální data.
Nový přístup spočívá ve vzájemném vztahu datových obsahů a úlohou lidského vnímání, a vyjmutí takzvaných audiovizuálních objektů (AVO). Byla integrována řešení umožňující rozšířitelnost zobrazení dat v mnoha rozměrech, kterými jsou prostor, čas, kvalita a výpočetní komplexnost.
Tento standard byl nastaven pro mnoho typů telekomunikačních sítí a dokáže pracovat při rychlostech od 64 do 1024 kbps.
Koncepce MPEG-4 umožňuje přenos jednotlivého nebo několika audiovizuálních AV objektů od vysílače k přijímači, avšak než-li přenos začne, musí být provedena počáteční výměna informací mezi kódovacím a dekódovacím zařízením. Tímto způsobem se přiřadí vhodný algoritmus a mohou být stanoveny nástroje nezbytné pro efektivní využití spoje. Kódovací zařízení samozřejmě chrání audiovizuální objekty proti chybám.
Komprese zvuku
Tok dat z komprese zvuku je podstatně menší než u toku obrazových dat. Komprese se však normálně provádí za účelem minimalizace celkové šířky pásma.
Snadné redukce šířky pásma spoje lze dosáhnout pomocí snížení přenosové rychlosti (vzorkovací kmitočet) a snížení rozsahu amplitudy.
V závislosti na typu přenosu se používá různé vzorkování:

Vzorkovací kmitočet

Aplikace

8.00 kHz

Telefonie

16 kHz

Multimediální komunikace

22.05 kHz

Osobní počítače

32.00 kHz

Digitální rádiové a televizní vysílání

44.10 kHz

CD - Audio

48.00 kHz

DAT kazetové magnetofony, HDTV

96.00 kHz

DVD

Typické vzorkovací kmitočty
V telekomunikacích je pro kódování hlasu používáno 12 až 14-bitové kvantování.
Kromě metod, které způsobují určité zhoršení kvality zvuku, se používají také kompresní metody, které prakticky neovlivňují původní podobu.
Příkladem takové komprese může být ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation), spočívající v odhadnutí současného vzorku podle vzorku předcházejícího, kvůli faktu, že u zvukového signálu je silná korelace mezi následujícími vzorky. ADPCM je bezeztrátová metoda.
Vlnková komprese. Jedná se o kompresi založenou na použití vlnových algoritmů. Vlnky jsou matematickou funkcí beroucí hodnoty různé od nuly pouze v určitých omezených intervalech. Prostřednictvím odpovídající matematické konverze může být tímto způsobem uvedena každá funkce.
Vstupní signál, který chceme komprimovat, je filtrován od objektů lidským okem neviditelných, poté je rozdělen na části a každá z těchto částí je zastoupena odpovídající funkcí.
Tato metoda patří ke ztrátovým metodám, komprimované obrazy jsou charakteristické rozmazanými okraji. Avšak ve srovnání s JPEG a MPEG metodami vlnková komprese nezpůsobuje zkreslení struktury objektu na obrazovce. Vlnkové metody jsou stále ve vývoji a pravděpodobně se stanou základem nová kompresní zařízení. Zajímavý fakt je ten, že tuto metodu použila FBI pro zavedení systému pro rozpoznávání otisků prstů, jelikož prošla testy s lepšími výsledky než JPEG.
Metoda vlnkové komprese je dostupná, kromě MJPEG, pro uživatele Hicap digitálního nahrávacího systému. Výrobce informuje, že při použití MJPEG komprese, 10GB volného místa na disku umožní zaznamenat 4.5 hodin živého materiálu, zatímco vlnková metoda zabere čas 9 hodin. V každém případě, pokud potřebujeme lepší kvalitu, měli bychom použít MJPEG kompresi.