Как выбрать метод сжатия? Методы сжатия данных используют математические алгоритмы  для устранения, группировки или  усреднения схожих данных, присутствующих в видеосигнале. Выбор конкретного  алгоритма зависит от вашей конечной цели. Существует большое разнообразие алгоритмов сжатия, но только Motion JPEG (Joint Photographic Experts Group), MPEG-1 и MPEG-2 признаны международными стандартами для сжатия видео.

      Практически все рассматриваемые ниже видеоплаты построены на основе одного из двух методов компрессии: Motion-JPEG или MPEG. Нелегко судить о преимуществе одного формата над другим, тем более что области применения этих форматов несколько различаются, так как технология MPEG кодирования и монтажа до последнего времени была более дорогостоящей и сложной. Большую роль сыграло и анонсирование спецификаций формата MPEG-2, который ляжет в основу новых видеотехнологий не только на компьютерах, но и применительно к телевидению и кино. Судя по всему, этот формат в совокупности с новыми CD-дисками высокой плотности (DVD) основательно изменит привычный видеорынок. Без сжатия очень трудно обеспечить непрерывную передачу видео со скоростью 21 Мбайт/с (требования CCIR 601 - признанного в мире стандарта цифрового телевидения), а объемы и стоимость хранения несжатых видеоданных на дисках фактически делает невозможным применение персонального компьютера для чернового монтажа. Качество сжатия варьирует в довольно широких пределах; обычными для современных видеосистем являются коэффициенты сжатия от 1:4 до 1:100. Для цифрового оборудования, которое используется при нелинейном монтаже видео с вещательным (1:4 и менее) качеством влияние сжатия может быть особенно заметным. На сегодняшний день наибольшее распространение получили два стандарта сжатия: Motion-JPEG и MPEG, но какие бы совершенные алгоритмы при этом ни применялись, неизменным остается одно: чем выше коэффициент сжатия - тем хуже качество. Методы сжатия сводятся к анализу изображения, на основании которого делаются предположения обо всем изображении в целом, что изначально допускает возможность погрешности. Применение подобных интегральных оценок к разным картинкам при сжатии дает разные результаты. И даже если сжатие позволяет достичь прекрасных результатов на картинке с плавными переходами и небольшими шумами, то обработка резкого и зашумленного изображения может привести к худшим результатам.  

      Что такое MPEG?

      MPEG расшифровывается как  Motion Picture Expert Group (Экспертная группа по кинематографии). Это группа специалистов, занимающихся проблемами кодирования видео и разработкой соответствующих стандартов, определяющих способы кодирования, применяемые в различных областях. Именно об этих стандартах мы говорим, когда употребляем термины MPEG-1(качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во много аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители), MPEG-2(спецификация MPEG-2 подразумевает использование высоких разрешений для достижения максимального качества изображения, поэтому этот формат применяется в первую очередь профессионалами) или MPEG-4. Интересно, что даже известный всем без исключения формат сжатия звуковых файлов МР3 – это тоже результат работы MPEG! Его полное название - MPEG-1 Audio Layer III.

      Технология  MPEG использует поточное сжатие видео, при котором обрабатывается не каждый кадр по отдельности (как это происходит при сжатии видео с помощью алгоритмов Motion-JPEG),а анализируется динамика изменений видеофрагментов и устраняются избыточные данные. Поскольку в большинстве моментов фон изображения остается достаточно стабильным, а действие происходит только на переднем плане, алгоритм MPEG начинает сжатие с создания исходного кадра. Играя роль опорных при восстановлении остальных изображений, они размещаются последовательно через каждые 10-15 кадров. Только некоторые фрагменты изображений, которые находятся между ними, претерпевают изменения, и именно эта разница сохраняется при сжатии.

      Исходные кадры имеют довольно низкий коэффициент сжатия и составляют основу MPEG-файла. Именно  благодаря им возможен случайный доступ к какому-либо отрывку видео. Предсказуемые кадры кодируются относительно предыдущих кадров  и обычно используется как сравнительный образец для дальнейшей последовательности Предсказуемых кадров. В этом случае достигается высокий коэффициент сжатия, но при этом для их привязки к  видеопоследовательности необходимо  использовать не только предыдущие, но и последующее изображение. Сами Двунаправленные кадры никогда не используются для сравнения.

      Изображения объединяются в группы  (GOP – group of pictures), представляют собой минимальный набор повторяемых последовательных изображений.

      Отдельные изображения состоят из структурных единиц - макроблоков, соответствующих участку изображения размером 16Х16 пикселов. Компьютер анализирует изображения и ищет идентичные или похожие макроблоки, сравнивая базовые и последующие кадры. В результате сохраняется только данные о различиях между кадрами, называемые вектором смещения (vector movement code). Макроблоки, которые не претерпевают изменений, игнорируются, так что количество данных для реального сжатия и хранения существенно снижаются. Для повышения устойчивости процесса восстановления изображения к возможным ошибкам передачи данных последовательные макроблоки объединяют в независимые друг от друга разделы (slices). В свою очередь, каждый макроблок состоит из шести блоков, четыре из которых несут информацию о яркости, а два определяют цветовые компоненты. Блоки являются базовыми структурным единицами, над которыми осуществляются основные операции кодирования, в том числе выполняется и дискретное преобразование (DCT – Discrete Cosine Transform) .В результате при использовании MPEG-технологии можно достигнуть рабочего коэффициента более чем 200:1, хотя это приводит к некоторой потере качества.

      Видеопоследовательности, сжатые в соответствии с форматами  MPEG-1 и MPEG-2 , различаются объемом информации и, как следствие, качеством. Хотя алгоритм MPEG-1 может работать с разрешением вплоть до стандарта CCIR-601 (720х470), обычно видео кодируется при значительно более низкой интенсивности потока данных, что приводит к худшему качеству воспроизводимого видео.  Качество MPEG-1 обычно ассоциируется с качеством VHS только в формате (352х240). При воспроизведении такое изображение «растягивается» аппаратными или программными средствами до полного экрана, и хотя при этом теряется качество, зато остается возможность проигрывать полноэкранное видео даже с двухскоростным CD-ROM.

      MPEG-2 поддерживает более высокие разрешения (в том числе и CCIR-601). При этом  объем файлов MPEG-2 примерно в четыре раза больше относительно файлов MPEG-1, что позволяет записывать полноэкранные фильмы «вещательного» качества. Этот формат избран для использования в новом поколении видеодисков на основе технологии DVD, а в скором времени станет доминировать и на персональном компьютере. В отличие от MPEG-1 для MPEG-2 необязательно наличие GOP-групп, и даже при отсутствии GOP-заголовка можно получить прямой доступ к видеофрагменту. Другой ключевой особенностью MPEG-2 является присутствие в нем расширений, которые позволяют при записи разделить видеосигнал на два (ли более) независимо кодируемых потока данных, представляющих видео в различных разрешениях, т.е. с лучшим или худшим качеством изображения. Это делается с целью создания независимых потоков данных определенной интенсивности в рамках одного видеосигнала. Такая функция важна, если необходимо одновременно транслировать ТВЧ и стандартный телевизионный сигнал.

      Носители  цифрового видео.

       Носителем цифрового видео может быть ваш  винчестер или гибкий диск, но винчестер  далеко не унесешь, а на дискету не поместится достаточное количество видео, да к тому же воспроизвести с дискеты видео вряд ли удастся. В мире для переноски и распространения видеопродукции используется ряд форматов компакт дисков.

       Video-CD –это формат, который позволяет записывать MPEG-видео на CD-диск и воспроизводить его на любом оборудовании, поддерживающем формат.

       Технология  DVD (Digital versatile/Video disc) заняла достойное место в зале компьютерной славы. После года активной рекламы DVD-плеер вышел на рынок мультимедиа - и видеопродукции. DVD-плеер это устройство стоимостью 600-700 долларов, которое можно подключать к телевизору или персональному компьютеру для проигрывания дисков емкостью 4,7Гб с высоким качеством воспроизведения аудио- и видеоинформации. В связи с тем, что диск имеет большой объем, появился новый вид видеопродукции - интерактивное видео. Интерактивное видео - это фильм длиной около часа, причем главный герой фильма каждые пять-десять минут попадает в ситуации, в которых ему надо сделать выбор, что делать дальше. Выбор продолжения сюжета (одного из 3-4 предложенных) ложится на плечи зрителя.

       Для записи на DVD или на любой другой носитель информации сжатого видео необходимо иметь систему, состоящую из мощного процессора, платы для аппаратного сжатия  видео (можно пользоваться программными средствами, но качество и скорость  их работы значительно хуже).

            Заключение.

      Стандарты цифрового видео модифицируются так быстро, что уже очень скоро (через какие ни будь 5-10 лет) мы будем смотреть высококачественное телевидение, основанное на одной из новых технологий сжатия видео. Получать огромное количество информации за единицу времени (за счёт большого коэффициента сжатия) из всемирной сети Internet . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы. 

1. Новый справочник школьника. 5-11 класс. Универсальное  пособие. Т .2. – СПб.: ИД «ВЕСЬ», 2003.-704 с., ил.
2. Multimedia Digest: HTTP://www.online.ru/sp/mpc/digest
3. Железо IBM 97 стр.121-123
4. Крупнейший европейский журнал о компьютерах Compater Bild (русское издание) №09/2007 год.
5. Мир ПК 3’97 стр.172-184