Главная

Новости

Статьи и обзоры
  Горожанин
  Обнинск в Internet
  Web Design
  Hardware
  Software
  Безопасность
  Серфинг
  Игродром
  Relax
  Технологии
  Web-обзор
  Интернет-ликбез
  Опросник
  УП-Технологии
  ART.net

Ссылки

Архив

О нас

Контакты

Форумы

POPULAR.RU

ВИДЕОСЖАТИЕ: ПЕРЕМЕННАЯ СКОРОСТЬ ПОТОКА ДАННЫХ ПРОТИВ ПОСТОЯННОЙ

(с) Сергей Андрианов

Попытаемся выяснить, какого же улучшения можно ожидать от двухпроходного кодирования. В качестве примера используем файл DVD с разрешением 720х380 точек, двадцатиминутный фрагмент (2800 кадров) которого будем сжимать со скоростями потока от 400 до 1600 кбит/с в двух интересующих нас режимах. Затем сравним полученные файлы с исходными и количественно оценим их различие. Для анализа выберем из файла 57 различных кадров (около 20 с). Данные обработки содержатся в таблице.

Скорость потока, кбит/с	Среднеквадратичное отклонение цвета, % Средн.	Среднеквадратичное отклонение цвета, % Макс.	Для точек,сохранивших цвет в режиме True Color,% Средн.	Для точек,сохранивших цвет в режиме True Color, % Мин.	Для точек,сохранивших  цвет в режиме True Color, % Макс.	Для точек с заметным изменением цвета в режиме High Color(~2,3%) Средн.	Для точек с заметным изменением цвета в режиме High Color (~2,3%) Макс.	Для точек с заметным изменением цвета Более 1% Средн.	Для точек с заметным изменением цвета Более 1% Макс.	Кол-во точек с измен. Цвета более 10% Средн.	Кол-во точек с измен. Цвета более 10% Макс.
400	1,46 1,36	2,70 2,45	3,22 3,41	0,27 0,35	13,80 14,17	16,64 14,24	45,95 40,78	57,66 55,52	88,13 85,99	391 136	4235 1273
500	1,26 1,19	2,30 1,99	4,05 4,30	0,34 0,63	12,41 19,76	12,08 13,32	37,36 30,21	51,56 49,73	84,88 78,21	135 28	1412 296
600	1,14 1,08	2,01 1,72	4,82 5,00	0,60 0,93	17,17 13,97	9,24 7,88	30,55 23,99	46,58 45,26	79,33 73,00	52 8	748 80
700	1,05 0,99	1,88 1,60	5,95 6,00	0,71 1,20	30,37 25,36	7,40 5,95	27,13 20,41	42,51 40,86	76,26 69,35	23 2	427 44
800	0,95 0,91	1,70 1,40	7,31 7,03	0,89 1,68	30,37 27,23	5,62 4,37	22,44 15,41	38,18 36,73	72,45 62,63	11 1	250 10
900	0,9 0,5	1,60 1,10	*,63 7,92	1,30 1,88	30,43 28,32	4,34 3,22	18,56 11,80	34,60 33,27	68,11 59,20	6 0	163 6
1000	0,83 0,8	1,40 1,21	9,63 9,08	1,62 2,37	34,50 30,06	3,46 2,40	14,75 10,18	31,27 30,17	63,36 54	3 0	89 6
1200	0,73 0,71	1,36 0,99	12,17 11,44	1,74 3,92	36,03 37,05	2,25 1,36	12,97 5,49	25,49 24,40	61,55 43,46	2 0	84 1
1400	0,64 0,63	1,15 0,94	14,90 13,93	2,49 5,18	36,75 47,51	1,11 0,64	7,58 3,78	19,95 19,03	52,35 40,61	0 0	18 0
1600	0,59 0,58	0,99 0,81	17,40 15,82	3,62 6,72	50,93 46,92	0,89 0,38	4,20 1,86	16,89 15,81	43,67 31,42	0 0	10 0

/верхнее значение - постоянная скорость потока, нижнее - переменная скорость потока/
Кадры каждого из вариантов подвергались анализу, после чего в таблицу заносился результат, либо усредненный по всем кадрам, либо соответствующий кадру с максимальным (минимальным) значением рассматриваемого параметра.
За меру отличия можно принять, скажем, вычисленное по всем кадрам среднеквадратичное отклонение (СКО) цвета каждой точки сжатого изображения от исходного. Но этот критерий нельзя объективным. Например, небольшое изменение яркости, контрастности или цветового тона, практически не оказывая влияния на качество изображения, даст большее СКО. Дело в том, что небольшое изменение цвета или общей яркости изображения практически не улавливается человеческим глазом, тогда как размывание или деформация границ весьма заметны. Но искажение границ - это существенное отклонение цвета оригинала на очень небольшой доле всей площади кадра, поэтому, хотя эффект от такого изменения хорошо заметен на глаз, общий вклад этих точек в среднее значение СКО цвета крайне незначителен.
Плодотворнее выбрать некий порог и подсчитать в процентах ту долю площади изображения, искажения в которой его превысили. За такой порог естественно принять точность представления цвета, соответствующую режиму True Color (24-разрядная палитра, 16 млн. оттенков), когда каждый пиксел в точности сохраняет свой цвет, и High Color (16-разрядная палитра, 65 тысяч оттенков), что соответствует разнице 2,3% (100%-ному различию соответствует изменение цвета с черного на белый и наоборот). К этим двум величинам были добавлены пороги в 15, нечто среднее между точностью True Color и High Color, а также в 10% - сильные искажения. В частности, в последнем случае оказывается, что полное отсутствие точек, различающихся по точности отображения цвета более чем на 10%, наблюдается уже при значениях переменной скорости потока в 900 кбит/с, тогда как при постоянной скорости потока для недостаточно даже 1600 кбит/с.
Итак, сжатие с переменной скоростью потока оказывается очень эффективным средством для уменьшения наиболее заметных на глаз искажений. По этому критерию оно сравнимо лишь с удвоенной постоянной скоростью потока. Несколько слабее проявляется его действие на искажениях средней величины - сопоставимых с искажениями в режиме 16-разрядного цвета (High Color). При этом в среднем доля площади кадра, подверженная им, остается постоянной, но в наихушем случае (для наиболее подверженных искажениям кадров) она заметно сокращается, что эквивалентно увеличению постоянной скорости потока на 20-25%.
Конечно, приведенная статистика далеко не полна. Во-первых, эти данные получены на основе работы лишь с одним файлом, так что для других конкретные цифры могут измениться. Однако основные тенденции должны сохраниться. Во-вторых, при обработке результатов расчеты проводились лишь по 57 кадрам. При увеличении объема видеоматериала, например, при анализе по нескольким десяткам тысяч кадров максимальные величины должны дальше уйти от средних, и результата следует ожидать более впечатляющего.
Но, как было уже отмечено, сжатие с переменной скоростью потока имеет и отрицательные стороны: предъявляются более высокие требования к компьютеру для просмотра, а также больше времени занимает кодирование.
Отдельно следует сказать о случае, когда кодированию с переменной скоростью потока предшествует оцифровка аналового сигнала с постоянным значением этого параметра. Как уже говорилось, запас по постоянной скорости потока должен быть хотя бы двукратным. Вполне возможно, что увеличение выборки с десятков до тысяч кадров также приведет к возрастанию полученной для искажений средней степени оценки с 20-25% до 200%. Поэтому лучше, чтобы величина постоянной скорости потока превышала требуемое в конечном файле среднее значение переменной в 3-4 раза.
О том, как технически осуществить двухпроходное сжатие с переменной скоростью потока, читайте в следующем номере.

Продолжение следует.