Videokodierung, wie es funktioniert (Teil 2)
Bisher haben wir nur über Bildkomprimierung gesprochen. Ein vollständiges Video beinhaltet jedoch auch eine Audiokomponente. Es wird angenommen, dass Sound in CD-Qualität mit 44,1 kHz und 16 Bit pro Kanal digitalisiert werden muss, was 706 Kbit / s pro Kanal entspricht (1,4 Mbit / s für Stereo). Die Qualität des DAT-Signals bestimmt die Abtastrate von 48 kHz (Frequenzband 4-24000 Hz) und erhöht den Stream auf 768 Kbit / s pro Kanal.
Der Ansatz der Informationskomprimierung ist der gleiche: Verwerfen des Teils, der für das menschliche Ohr nicht sehr wichtig ist. Der MPEG-Standard ermöglicht 3 Ebenen der Audiokomprimierung. Schicht 1 verwendet den einfachsten Algorithmus mit minimaler Komprimierung, wobei 192 Kbit / s pro Kanal angenommen werden. Der Layer 2-Algorithmus ist komplexer, aber die Komprimierungsrate ist höher und beträgt nur 128 Kbit / s pro Kanal. Ein leistungsstarker digitaler Audiokomprimierungsalgorithmus in CD-Qualität (11-mal verlustfrei vom menschlichen Ohr unterscheidbar) Layer 3 bietet die höchstmögliche Klangqualität bei strengen Übertragungsbeschränkungen – nicht mehr als 64 Kbit / s pro Kanal. Es ist in erster Linie für das Internet gedacht. Seine Bedeutung ist so groß, dass es eine spezielle Abkürzung MP3 erhalten hat, die für MPEG Layer 3 steht. Es gibt viele Internetseiten, die Hunderttausende von MP3-Dateien mit populärer Musik enthalten. Mit Hilfe spezieller Wiedergabeprogramme (Real Audio) kann MP3-Musik in Echtzeit über das Internet angehört, unbegrenzt kopiert (beachten Sie, dass ein typischer Song 2-8 MB groß ist) und illegal verbreitet werden. Es gibt bereits tragbare MP3-Player zum Preis von rund 200 US-Dollar (wie den Diamond Rio). Die Musikindustrie begann mit spürbaren Verlusten einen aktiven Kampf gegen MP3-Sites (die Recording Industry Association of America fand und schloss die meisten von ihnen). Aber der Gin ist raus, man kann nicht jeden schließen. Adaptec prognostiziert, dass in den kommenden Jahren Milliarden von Songs aus dem Internet heruntergeladen werden, und kündigt MP3-Unterstützung in der nächsten Version von EasyCD Creator an. Bei digitalen Bearbeitungsaufgaben wird die Audiosignalkomprimierung jedoch nicht verwendet. Daher ist es bei zulässigen Stream-Berechnungen erforderlich, der Audiokomponente bis zu 1,5 Mbit / s zuzuweisen.
MPEG2 für nichtlineare Bearbeitungsaufgaben
Der Begriff nichtlineare Bearbeitung entspricht nicht dem Wesen des Prozesses, sondern spiegelt nur eine seiner Eigenschaften wider. In der Tat sprechen wir über Videobearbeitung, die in digitalem Format auf Computern durchgeführt wird. In diesem Fall müssen die Originalvideoclips in Form entsprechender Dateien digitalisiert und auf der Festplatte aufgezeichnet werden. Im Gegensatz zu Bandlaufwerken erfordert der Zugriff auf eine dieser fragmentierten Dateien kein langwieriges Zurückspulen (und dieser Vorgang ist linear), sodass alle Videobilder in zufälliger Reihenfolge verfügbar sind. Diese wichtige Eigenschaft führte dazu, dass die digitale Bearbeitung als nichtlinear bezeichnet wurde, obwohl die Möglichkeiten der digitalen Verarbeitung offensichtlich viel breiter und umfangreicher sind.
Denken Sie daran, dass ein Fernsehbild gemäß der Empfehlung ITU-R BT.601 eine 720×576-Matrix ist. Unter Berücksichtigung der Fernsehbildrate von 25 Hz schließen wir, dass eine Sekunde digitales Video in 4: 2: 2-Darstellung 25 x 2 x 720 x 576 = 20.736.000 Byte erfordert, dh der Datenstrom beträgt 21 MBit / s. Das Aufzeichnen dieser Streams ist technisch machbar, aber schwierig, teuer und hinsichtlich der Nachbearbeitung ineffizient. Die tatsächlichen Möglichkeiten der Praxis erfordern eine erhebliche Reduzierung der Flüsse. Es ist bekannt, dass viele Algorithmen eine verlustfreie Komprimierung durchführen, aber selbst die effektivsten bieten bei typischen Bildern nicht mehr als die doppelte Komprimierung.
Bis vor kurzem war M-JPEG in der Welt der nichtlinearen Videobearbeitungssysteme führend. Die verschiedenen Lösungen unterschieden sich im Grad der Komprimierung, was unterschiedlichen Qualitätsstufen des resultierenden Videos entsprach. Unter bestimmten Bedingungen können hier 4 Ebenen unterschieden werden: Standardvideo (VHS, C-VHS, Video8), Supervideo (SVHS, C-SVHS, Hi8), Digitalvideo (Betacam SP, DV / DVCAM / DVCPRO, Mini) -DV, Digital8) und Studio Video (Digital-S, DVCPRO50). Der Einfachheit halber werden wir sie im Folgenden als Video, S-Video, DV und Studio-TV bezeichnen. Quantitativ sind sie im Allgemeinen durch eine horizontale Auflösung gekennzeichnet (die Anzahl der unterscheidbaren Elemente in einer Zeile: Fernsehleitungen). Video bietet eine Auflösung von bis zu 280 Zeilen und entspricht einem MJPEG-Stream von ca. 2 MBit / s.
