| Starije izmjene na obje strane
Starija izmjena
Novija izmjena
|
Starija izmjena
|
racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:analiza_mpeg_formata [2020/01/10 04:12]
drazum [Uvod] |
racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:analiza_mpeg_formata [2024/12/05 12:24] (trenutno)
|
| ===== Sažetak ===== | ===== Sažetak ===== |
| |
| Mediji za pohranu malih memorija i niske brzine prijenosa mrežama potaknuli su razvoj algoritama kojima je omogućena određena kompresiju podataka. Kompresijom podataka smanjuje se potrebni fizički prostor za pohranu podatka pomoću određenih metoda, čime se također dobiva brža distribucija mrežom. Ovaj rad opisuje postupke smanjivanja videosekvenci koristeći neke od MPEG standarda. Dan je kratki pregled MPEG-1, MPEG-2 i MPEG-4 normi koje se koriste za kodiranje MPEG video datoteke. | Mediji za pohranu malih memorija i niske brzine prijenosa mrežama potaknuli su razvoj algoritama kojima je omogućena određena kompresija podataka. Kompresijom podataka smanjuje se potrebni fizički prostor za pohranu podatka pomoću određenih metoda, čime se također dobiva brža distribucija mrežom. Ovaj rad opisuje postupke smanjivanja videosekvenci koristeći neke od MPEG standarda. Dan je kratki pregled MPEG-1, MPEG-2 i MPEG-4 normi koje se koriste za kodiranje MPEG video datoteke. |
| |
| Ključne riječi: **MPEG**; **kodiranje videosignala**; **kompresija videosignala** | Ključne riječi: **MPEG**; **kodiranje videosignala**; **kompresija videosignala** |
| ===== MPEG kao grupa stručnjaka ===== | ===== MPEG kao grupa stručnjaka ===== |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>MPEG (//Moving Picture Experts Group//) je grupa stručnjaka formirana od strane ISO (//International Organization for Standardization//) i IEC (//International Electrotechnical Commission//) koja se bavi standardiziranjem i razvojem audio i video kompresije i prijenosa. Grupu su formirali Hiroshi Yasuda i Leonardo Chiariglione 1988. i od tada producirali niz standarda kao što su MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21, MPEG-A, MPEG-B, MPEG-C, MPEG-D i ostale [1]. Njihova upotreba se pronalazi u audio i video aplikacijama, od prezentacija na računalu i računalnih igrica pa sve do satelitskih video sustava [2]. MPEG kao grupa stručnjaka je aktivna i danas, kao što u razvoju novih standarda tako i u održavanju susreta svake godine na kojem se u prosjeku skupi više od 400 stručnjaka iz 20 zemalja.</font> | MPEG (//Moving Picture Experts Group//) je grupa stručnjaka formirana od strane ISO (//International Organization for Standardization//) i IEC (//International Electrotechnical Commission//) koja se bavi standardiziranjem i razvojem audio i video kompresije i prijenosa. Grupu su formirali Hiroshi Yasuda i Leonardo Chiariglione 1988. i od tada producirali niz standarda kao što su MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21, MPEG-A, MPEG-B, MPEG-C, MPEG-D i ostale [1]. Njihova upotreba se pronalazi u audio i video aplikacijama, od prezentacija na računalu i računalnih igrica pa sve do satelitskih video sustava [2]. MPEG kao grupa stručnjaka je aktivna i danas, kao što u razvoju novih standarda tako i u održavanju susreta svake godine na kojem se u prosjeku skupi više od 400 stručnjaka iz 20 zemalja. |
| |
| |
| ===== MPEG kao format datoteke ===== | ===== MPEG kao format datoteke ===== |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Prvi standard za kompresiju video zapisa od strane MPEG-a bio je MPEG-1, namijenjen za kompresiju VHS (video home system) videa. Nakon njega slijedio je MPEG-2 najpoznatiji kao standard za DVD. Standard koji obuhvaća velik broj značajki MPEG-1 i MPEG-2 uz ostale srodne standarde je MPEG-4, kojeg danas koriste neke od najvećih mrežnih pružatelja videozapisa kao što su Youtube, Netflix i iTunes Store, kao i za HD satelitsku televiziju [3][4]. U nastavku je opisan svaki od navedenih standarda.</font> | Prvi standard za kompresiju video zapisa od strane MPEG-a bio je MPEG-1, namijenjen za kompresiju VHS (video home system) videa. Nakon njega slijedio je MPEG-2 najpoznatiji kao standard za DVD. Standard koji obuhvaća velik broj značajki MPEG-1 i MPEG-2 uz ostale srodne standarde je MPEG-4, kojeg danas koriste neke od najvećih mrežnih pružatelja videozapisa kao što su Youtube, Netflix i iTunes Store, kao i za HD satelitsku televiziju [3][4]. U nastavku je opisan svaki od navedenih standarda. |
| |
| |
| ==== MPEG-1 ==== | ==== MPEG-1 ==== |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>MPEG-1 standard se temelji na kodiranju pokretnih slika i pratećih audio signala za digitalno pohranjivanje pri brzinama do 1,5Mbit/s i rezoluciju 352×254 za NTSC i 352×288 za PAL [5].</font> | MPEG-1 standard se temelji na kodiranju pokretnih slika i pratećih audio signala za digitalno pohranjivanje pri brzinama do 1,5Mbit/s i rezoluciju 352×254 za NTSC i 352×288 za PAL [5]. |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Izvorni format slike za MPEG-1 format je SIF(Source Input Format):</font> | Izvorni format slike za MPEG-1 format je SIF(Source Input Format): |
| |
| * 25 Hz | * 25 Hz |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Luminantni signal: 360×288 elemenata slike</font> | * Luminantni signal: 360×288 elemenata slike |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Komponente krominantnog signala: 180×144 elemenata slike</font> | * Komponente krominantnog signala: 180×144 elemenata slike |
| | |
| * 30 Hz | |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Luminantni signal: 360×240elemenata slike</font> | |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Komponente krominantnog signala: 180×120elemenata slike</font> | |
| | |
| * 25 Hz | |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Luminantni signal: 360×288 elemenata slike</font> | |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Komponente krominantnog signala: 180×144 elemenata slike</font> | |
| * 30 Hz | * 30 Hz |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Luminantni signal: 360×240elemenata slike</font> | * Luminantni signal: 360×240elemenata slike |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Komponente krominantnog signala: 180×120elemenata slike</font> | * Komponente krominantnog signala: 180×120elemenata slike |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Kodiranje u MPEG normi organizirano je u šest slojeva:</font> | Kodiranje u MPEG normi organizirano je u šest slojeva: |
| |
| * Blok | * Blok |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Najmanja jedinica kodiranja od 8×8 elemenata slike</font> | * Najmanja jedinica kodiranja od 8×8 elemenata slike |
| * Makroblok | * Makroblok |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Osnovna jedinica za kodiranje s predviđanjem pokreta od 16×16 elemenata slike</font> | * Osnovna jedinica za kodiranje s predviđanjem pokreta od 16×16 elemenata slike |
| * Isječak slike | * Isječak slike |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Horizontalni niz makroblokova</font> | * Horizontalni niz makroblokova |
| * Slika | * Slika |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Osnovna jedinica u MPEG postupku kodiranja</font> * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>I-slike (//Intra Coded Pictures//), P-slike (//Predictive Coded Pictures//), B-slike (//Bidirectionally Coded Pictures//)</font> | * Osnovna jedinica u MPEG postupku kodiranja * I-slike (//Intra Coded Pictures//), P-slike (//Predictive Coded Pictures//), B-slike (//Bidirectionally Coded Pictures//) |
| * Grupa slika (GOP) | * Grupa slika (GOP) |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Niz od jedne ili više slika</font> | * Niz od jedne ili više slika |
| * Sekvenca | * Sekvenca |
| * <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Niz od određenog broja grupa slika</font> | * Niz od određenog broja grupa slika |
| |
| {{:racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:hijerarhija_slika.png?nolink&424x382}} | {{:racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:hijerarhija_slika.png?nolink&424x382}} |
| Slika 1.) Hijerarhijska struktura slike [7] | Slika 1.) Hijerarhijska struktura slike [7] |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Tipična grupa slika u MPEG normi sastoji se od 12 ili 15 slika, a primjer stvarnog rasporeda slika u grupi slika koja se sastoji od 12 slika prikazan je na Slika 2.).</font> | Tipična grupa slika u MPEG normi sastoji se od 12 ili 15 slika, a primjer stvarnog rasporeda slika u grupi slika koja se sastoji od 12 slika prikazan je na Slika 2.). |
| |
| {{:racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:stvarni_raspored_slika.png?nolink&650x205}} | {{:racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:stvarni_raspored_slika.png?nolink&650x205}} |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Slika 2.) Raspored slika pri kodiranju i prijenosu [7]</font> | Slika 2.) Raspored slika pri kodiranju i prijenosu [7] |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Sam postupak MPEG kodiranja provodi se u više faza. Prvi korak je da se slika podijeli u blokove veličine 8×8 elemenata slike. Nakon podjele slijedi postupak diskretne kosinusne transformacije (DCT) kojoj je uloga uklanjanje prostorne redundancije. DCT djeluje tako da se na svaki blok primjenjuje dvodimenzionalna DCT koja daje 64 DCT koeficijenta. DCT koeficijenti se dijele faktorom koji je funkcija položaja koeficijenata u bloku (faktor dijeljenja se povećava pri kretanju prema desno i prema dolje u tablici koeficijenata, pri čemu se istosmjerni (DC) koeficijent ne kvantizira). Uloga kvantizacije je odbacivanje informacije koje nisu bitne za ljudski vizualni sustav, a to su šumovi na visokim frekvencijama. U idućem koraku se provodi kodiranje s predviđanjem uz nadomještanje pokreta, čija je uloga uklanjanje vremenske redundancije. Za početak se DCT koeficijenti inverzno kvantiziraju, transformiraju i pohranjuju. Izvorna slika se uspoređuje s prethodnom I ili P slikom, a u sklopu za predviđanje pokreta se računaju vekori pokreta, koji se zatim primjenjuju na prethodnu sliku. Makroblok iz prethodne slike pomaknut vektorom pokreta postaje osnova za daljnje predviđanje. Predviđena slika se oduzima od trenutno procesirane, i ta razlika trenutne i predviđene slike se uz vektor pokreta prenose do dekodera. Na razliku trenutne i predviđene slike primjenjuje se kodiranje unutar slike [6][7].</font> | Sam postupak MPEG kodiranja provodi se u više faza. Prvi korak je da se slika podijeli u blokove veličine 8×8 elemenata slike. Nakon podjele slijedi postupak diskretne kosinusne transformacije (DCT) kojoj je uloga uklanjanje prostorne redundancije. DCT djeluje tako da se na svaki blok primjenjuje dvodimenzionalna DCT koja daje 64 DCT koeficijenta. DCT koeficijenti se dijele faktorom koji je funkcija položaja koeficijenata u bloku (faktor dijeljenja se povećava pri kretanju prema desno i prema dolje u tablici koeficijenata, pri čemu se istosmjerni (DC) koeficijent ne kvantizira). Uloga kvantizacije je odbacivanje informacije koje nisu bitne za ljudski vizualni sustav, a to su šumovi na visokim frekvencijama. U idućem koraku se provodi kodiranje s predviđanjem uz nadomještanje pokreta, čija je uloga uklanjanje vremenske redundancije. Za početak se DCT koeficijenti inverzno kvantiziraju, transformiraju i pohranjuju. Izvorna slika se uspoređuje s prethodnom I ili P slikom, a u sklopu za predviđanje pokreta se računaju vekori pokreta, koji se zatim primjenjuju na prethodnu sliku. Makroblok iz prethodne slike pomaknut vektorom pokreta postaje osnova za daljnje predviđanje. Predviđena slika se oduzima od trenutno procesirane, i ta razlika trenutne i predviđene slike se uz vektor pokreta prenose do dekodera. Na razliku trenutne i predviđene slike primjenjuje se kodiranje unutar slike [6][7]. |
| |
| {{:racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:mpeg_block.png?nolink&650x362}} | {{:racfor_wiki:datoteke_i_datotecni_sustavi:mpeg_block.png?nolink&650x362}} |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>Slika 3.) MPEG postupak kodiranja [8]</font> | Slika 3.) MPEG postupak kodiranja [8] |
| |
| |
| [1] [[https://mpeg.chiariglione.org/about|https://mpeg.chiariglione.org/about]] | [1] [[https://mpeg.chiariglione.org/about|https://mpeg.chiariglione.org/about]] |
| |
| [[https://books.google.hr/books?id=vVvJINURimIC&pg=PA462&lpg=PA462&dq=mpeg+hiroshi&source=bl&ots=EnWKx0pjyI&sig=ACfU3U10GVPgjcnbB5Z3u3koVrHT9iLtNg&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwjRvMnr3PTmAhWIC-wKHXzpAa8Q6AEwDHoECAoQAQ#v=onepage&q=mpeg hiroshi&f=false|[2] https://books.google.hr/books?id=vVvJINURimIC&pg=PA462&lpg=PA462&dq=mpeg+hiroshi&source=bl&ots=EnWKx0pjyI&sig=ACfU3U10GVPgjcnbB5Z3u3koVrHT9iLtNg&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwjRvMnr3PTmAhWIC-wKHXzpAa8Q6AEwDHoECAoQAQ#v=onepage&q=mpeg%20hiroshi&f=false]] | [2] E. Izquierdo. Digital Media Processing for Multimedia Interactive Services, 2003. |
| |
| [3] [[https://en.wikipedia.org/wiki/Video_coding_format|https://en.wikipedia.org/wiki/Video_coding_format]] | [3] [[https://en.wikipedia.org/wiki/Video_coding_format|https://en.wikipedia.org/wiki/Video_coding_format]] |
| [4] [[https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/video-compression-standard|https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/video-compression-standard]] | [4] [[https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/video-compression-standard|https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/video-compression-standard]] |
| |
| [5] [[http://dsp.etfbl.net/multimediji/09 GI Kompresija videa.pdf|http://dsp.etfbl.net/multimediji/09%20GI%20Kompresija%20videa.pdf]] | [5] Katedra za opću elektroniku BiH, Kompresija videa. |
| | |
| [[http://www.vcl.fer.hr/dtv/mpeg/Data/3.htm|[6] http://www.vcl.fer.hr/dtv/mpeg/Data/3.htm]] | |
| | |
| [[https://www.fer.unizg.hr/_download/repository/5_VT.pdf|[7] https://www.fer.unizg.hr/_download/repository/5_VT.pdf]] | |
| | |
| [8] [[http://www.vcl.fer.hr/dtv/radovi/zovko_bihtel98.pdf|http://www.vcl.fer.hr/dtv/radovi/zovko_bihtel98.pdf]] | |
| | |
| [9] <font 12pt/Calibri,sans-serif;;inherit;;inherit>A Brief Overview of MPEG2 Standard, Dr. David Corrigan</font> | |
| |
| [10] [[https://sound.media.mit.edu/resources/mpeg4/audio/general/w3156.pdf|https://sound.media.mit.edu/resources/mpeg4/audio/general/w3156.pdf]] | [6][[http://www.vcl.fer.hr/dtv/mpeg/Data/3.htm|http://www.vcl.fer.hr/dtv/mpeg/Data/3.htm]] |
| |
| [11] <font 12.0pt/inherit;;inherit;;inherit>ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information, Requirements for the MPEG-4 Syntactic Description Language (SDL) - Draft in Progress Revision 1.0, March 1995.</font> | [7] [[https://www.fer.unizg.hr/_download/repository/5_VT.pdf|S]]. Grgić, Norma MPEG-2 za kompresiju videosignala |
| |
| <font 12pt/Calibri,sans-serif;;#44546a;;inherit>***</font> | [8] S. Grgić, B. Zovko-Cihlar, M. Grgić. Standardni postupci za kodiranje videosignala u multimedijskim komunikacijama |
| |
| [1] [[http://books.google.hr/books?id=mFJe8ZnAb3EC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false|Plass, Jan L., Roxana Moreno, and Roland Brünken. Cognitive Load Theory. Cambridge University Press, 2010.]] | [9] D. Corrigan. A Brief Overview of MPEG2 Standard |
| |
| [2] [[http://www.google.com/books?id=duWx8fxkkk0C&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false|Mayer, Richard E. The Cambridge handbook of multimedia learning. Cambridge University Press, 2005.]] | [10] International Organisation for Standardisation ISO/IEC JTC1/SC29/WG11. Coding of Moving Pictures and Audio |
| |
| [3] [[http://www.cogtech.usc.edu/publications/kirschner_Sweller_Clark.pdf|Kirschner, P. A, Sweller, J. and Clark, R. E. Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational psychologist 41, no. 2, pp 75-86, 2006]] | [11] ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information, Requirements for the MPEG-4 Syntactic Description Language (SDL), 1995. |
| |
| |
