¿Cuál es el estándar de compresión mpeg?

Principio de codificación de compresión MPEG

El algoritmo de codificación de compresión MPEG incluye codificación intracuadro, codificación entre cuadros, codificación de transformación DCT, cuantificación adaptativa, codificación de entropía, estimación de movimiento y compensación de movimiento, etc. Métodos de compresión en serie. Para distinguir entre codificación intracuadro e intercuadro, MPEG-2 define tres tipos de imágenes codificadas.

El estándar MPEG-1 se utiliza para codificar imágenes en movimiento y los sonidos que las acompañan en medios de almacenamiento digital, con una velocidad digital de 1,5 Mb/s.

Características de la tecnología de compresión de vídeo MPEG-1: 1. Acceso aleatorio; 2. Búsqueda rápida hacia adelante/hacia atrás; 3. Reproducción inversa; 4. Sincronización audiovisual; Retraso en la decodificación. Estrategia de compresión de vídeo MPEG-1: para mejorar la relación de compresión, se debe utilizar simultáneamente la tecnología de compresión de datos de imágenes intra-cuadro/entre-cuadro. El algoritmo de compresión intracuadro es aproximadamente el mismo que el algoritmo de compresión JPEG y utiliza tecnología de codificación de transformación basada en DCT para reducir la información espacial redundante. El algoritmo de compresión entre cuadros utiliza el método de predicción y el método de interpolación. El error de predicción se puede comprimir aún más mediante la codificación de transformación DCT. La tecnología de codificación entre cuadros puede reducir la información redundante en la dirección del eje del tiempo.

El estándar MPEG-2 es una especificación detallada del esquema de compresión y la capa del sistema para la televisión digital estándar y la televisión de alta definición en diversas aplicaciones. La velocidad de codificación varía de 3 a 100 megabits por segundo. La especificación del estándar se encuentra en ISO/IEC13818. MPEG-2 no es una simple actualización de MPEG-1. MPEG-2 ha realizado disposiciones más detalladas y mejoras adicionales en el sistema y la transmisión. MPEG-2 es particularmente adecuado para codificar y transmitir televisión digital a nivel de transmisión y está reconocido como el estándar de codificación para SDTV y HDTV.

El principio de la compresión de imágenes MPEG-2 es aprovechar dos características de las imágenes: correlación espacial y correlación temporal. Estas dos correlaciones dan como resultado una gran cantidad de información redundante en la imagen. Si podemos eliminar esta información redundante y retener sólo una pequeña cantidad de información irrelevante para la transmisión, podemos ahorrar mucho ancho de banda de transmisión. El receptor utiliza esta información no correlacionada y sigue un determinado algoritmo de decodificación para restaurar la imagen original garantizando al mismo tiempo una determinada calidad de imagen. Un buen esquema de codificación de compresión es aquel que puede eliminar en la mayor medida posible información redundante en la imagen.

Las imágenes codificadas en MPEG-2 se dividen en tres categorías, denominadas fotogramas I, fotogramas P y fotogramas B.

La imagen de cuadro I adopta codificación intracuadro, es decir, solo se utiliza la correlación espacial dentro de una imagen de cuadro único, pero no se utiliza la correlación temporal. Las imágenes de fotograma P y fotograma B adoptan codificación entre fotogramas, que utiliza correlación tanto espacial como temporal. Las imágenes de fotograma P solo utilizan la predicción del tiempo de avance, lo que puede mejorar la eficiencia de la compresión y la calidad de la imagen. La imagen del cuadro P puede contener una parte de codificación intracuadro, es decir, cada macrobloque en el cuadro P puede predecirse hacia adelante o codificarse dentro del cuadro. Las imágenes de fotograma B utilizan predicción temporal bidireccional, lo que puede aumentar considerablemente el factor de compresión.

El flujo de codificación MPEG-2 se divide en seis niveles. Para representar mejor los datos codificados, MPEG-2 especifica una estructura jerárquica mediante sintaxis. Está dividido en seis capas, de arriba a abajo: capa de secuencia de imágenes, grupo de imágenes (GOP), imagen, tira de macrobloque, macrobloque y bloque.

Las principales aplicaciones del estándar MPEG-2 en el campo de la radio y la televisión son las siguientes:

(1) Almacenamiento de datos de vídeo y audio

Durante mucho tiempo, los programas de televisión, la información de audio y vídeo, etc., se almacenan en cintas. Este método tiene muchas desventajas: se daña fácilmente, ocupa mucho espacio, es costoso y difícil de reutilizar. Más importante aún, es difícil conservarlo durante mucho tiempo, encontrarlo y compartirlo. Con el desarrollo de la tecnología informática y la tecnología de compresión de vídeo, las redes informáticas de banda ancha de alta velocidad y los sistemas de almacenamiento de datos de gran capacidad han hecho posible el almacenamiento, la consulta, el intercambio y el intercambio en red de programas de estaciones de televisión.

Los discos de vídeo DVD que utilizan codificación de compresión MPEG-2 aportan nuevas esperanzas a la preservación de datos.

Los programas de televisión, materiales de audio y vídeo, etc. se pueden codificar mediante el sistema de codificación MPEG-2 y guardar en discos CD-R de bajo coste o en software de edición de DVD-RAM regrabable de alta capacidad (como Daikin Scenarist NT, Spruce). DVDMaestro) también se puede utilizar, etc.) en discos de vídeo DVD estándar, lo que puede ahorrar gastos y espacio de almacenamiento.

(2) Sistema de edición no lineal de programas de televisión y su red

En el sistema de edición no lineal, los materiales del programa se almacenan, producen y transmiten mediante un método de compresión digital. La tecnología de compresión de vídeo es la base técnica de los sistemas de edición no lineal. Actualmente, existen dos formatos principales de compresión digital: M-JPEG y MPEG-2.

MPEG-4 está destinado a la codificación de vídeo y audio a una determinada velocidad de bits y presta más atención a la interactividad y flexibilidad de los sistemas multimedia. La velocidad de transmisión de MPEG IV está entre 4800 y 6400 bps y la resolución es de 176 × 144. Puede utilizar un ancho de banda muy estrecho para comprimir y transmitir datos a través de la tecnología de reconstrucción de cuadros, a fin de obtener la mejor calidad de imagen con la menor cantidad de datos. MPEG IV es un algoritmo de compresión con pérdida de alto índice y su calidad de imagen no se puede comparar con el MPEG-2 original del DVD. Después de todo, la capacidad de almacenamiento del DVD es relativamente grande. Por lo tanto, el MPEG IV actual sólo se puede utilizar en los mercados de entretenimiento y apreciación, y no se puede utilizar en campos de vídeo profesionales que requieren una mayor calidad de imagen.

MPEG-4 es un algoritmo de compresión lanzado en 1999. Tras una mejora continua, ahora ha lanzado su tercera versión. Como algoritmo de compresión de audio y vídeo bien establecido, ha sido ampliamente utilizado por varios fabricantes.

⑴Alta resolución: MPEG-4 puede lograr un efecto de alta resolución muy cercano al MPEG-2. La tecnología de mejora de la resolución RET del algoritmo MPEG-4 de POS-Watch permite que la resolución de la imagen alcance 704*576. Sin embargo, incluso si otros productos (especialmente los productos de control industrial basados ​​en PC) utilizan el algoritmo de compresión MPEG-4, debido a su sistema. Se necesitan recursos para admitir el enorme sistema WINDOWS y no existe tecnología de mejora de la resolución, por lo que solo puede alcanzar una resolución de 352 * 288.

⑵ Alta tasa de compresión: la tasa de compresión de MPEG-4 puede llegar a 200:1 y la capacidad de un cuadro es de solo 1 a 2 KB. Una tasa de compresión tan alta resuelve el cuello de botella de la capacidad del disco duro y nos permite almacenar archivos de vídeo durante un período de tiempo más largo. Además, la función de reproducción cuadro por cuadro también es exclusiva de MPEG-4.

⑶Asignación dinámica de flujos de código: el ancho de banda del flujo de código de MPEG-4 no es fijo (mientras que el flujo de código fijo de MPEG-1 es de 1,5 Mbits/s. Puede ajustar automáticamente el flujo de código según la complejidad y el cambio). de la imagen ajuste el flujo de código para ocupar más ancho de banda cuando la imagen sea más compleja o cambie drásticamente, asegurando la calidad de la imagen cuando la imagen sea relativamente simple o estática, ocupará menos ancho de banda y ahorrará recursos;

⑷Adecuado para transmisión de red: el ancho de banda ocupado por la carga en tiempo real de POS-Watch (25 fotogramas/segundo) es de aproximadamente 600 Kbits/s (no fijo, el ancho de banda ocupado varía según la situación específica), lo que Es muy adecuado para transmisión de red de bajo ancho de banda. Incluso si el ancho de banda de la red es muy insuficiente, MPEG-4 puede reducir una cierta cantidad de fotogramas para garantizar la calidad de la imagen. Además, una fuente de vídeo codifica múltiples objetos de audio y vídeo, lo que resulta muy adecuado para comunicaciones multimedia interactivas.

⑸El algoritmo no es fijo: MPEG-4 es un algoritmo abierto (MPEG-1 y MPEG-2 son algoritmos fijos. Cada fabricante puede desarrollar su propio algoritmo MPEG-4, el MPEG de POS-Watch). -4 fue desarrollado por POSDATA para el DSP (procesador de señal digital con conjunto de instrucciones reducido) de TI (Texas Instruments). Además, dado que el MPEG-4 desarrollado por cada fabricante es diferente, existen diferencias en seguridad y confidencialidad. se ha obtenido la seguridad.

⑹ Alta resistencia a errores: los sistemas de monitoreo actuales involucran básicamente a la red. Sin embargo, la resistencia a errores de Ethernet es muy alta, si no hay una alta resistencia a errores, se verá seriamente afectada. imagen.

La solidez del manejo de errores MPEG-4 facilita el almacenamiento y la transmisión de señales de vídeo con una tasa de bits baja en entornos con una tasa de error de bits alta.