Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Кодирование видеоинформации

Кодирование видеоинформации состоит из трех основных этапов: подготов­ка видеоданных, их сжатие и квантование (рис. 5.18). На этапе подготовки данных исходные кодированные данные кадров организуются так, чтобы их было удобно сжимать. Сжатие видеоданных осуществляется в соответствии с международными стандартами, установленными системой MPEG-2.

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Рис. 5.18. Кодирование видеоданных по стандарту MPEG-2

A – удаление простран­ственной избыточности на основе ДКП

По стандарту MPEG-2 выполняются две основные операции сжатия: удаление временной избыточности и удаление пространственной избыточности. Уда­ление временной избыточности представляет собой межкадровое сжатие данных, при котором происходит сравнение двух последовательных видео­кадров, удаление одинаковых областей и формирование разностей кадров для обработки. Удаление пространственной избыточности. называемое так­же внутрикадровым сжатием, исключает ненужные повторения содержимо­го кон­кретного видеокадра. Операции удаления выполняются на основе сложных ма­тематических выражений, называемых дискретным косинусным преобразованием (ДКП), отсюда происходит название этого способа: «сжатие данных на основе ДКП». За блоком сжатия данных стоит блок квантования, который обес­пе­чивает дальнейшее битовое сжатие. Блок квантования преобразует коэффициенты ДКП в 8-битовые коды, образующие битовый поток данных.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны
Главная | О нас | Обратная связь

Двоичное кодирование видеоинформации

Особое внимание также уделяют кодированию видеоинформации. Чтобы хранить и обрабатывать видео на компьютере, необходимо закодировать его особым образом.

Изображение в видео состоит из отдельных кадров, которые меняются с определенной частотой. Кадр кодируется как обычное растровое изображение, то есть разбивается на множество пикселей. Закодировав отдельные кадры и собрав их вместе, мы сможем описать все видео.

Отметим то, что видеоданные характеризуются частотой кадров и экранным разрешением. Скорость воспроизведения видеосигнала составляет 30 или 25 кадров в секунду, в зависимости от телевизионного стандарта. Наиболее известными из таких стандартов являются: SECAM, принятый в России и Франции, PAL, используемый в Европе, и NTSC, распространенный в Северной Америке и Японии.

Разрешение для стандарта NTSC составляет 768 на 484 точек, а для PAL и SECAM – 768 на 576 точек. Но не все пиксели используются для хранения видеоинформации. Так, при стандартном разрешении 768 на 576 пикселей, на экране телевизора отображается всего 704 на 540 пикселей. Поэтому для хранения видеоинформации в компьютере или цифровой видеокамере, размер кадра может отличаться от телевизионного. Например, в формате Digital Video или, как его еще называют DV, размер кадра составляет 720 на 576 пикселей. Такое же разрешение имеет кадр стандарта DVD Video. Размер кадра формата Video-CD составляет 352 на 288 пикселей.

Если представить каждый кадр изображения как отдельный рисунок, то видеоизображение будет занимать очень большой объем, например, одна секунда записи в системе PAL будет занимать 25 Мбайт, а одна минута – уже 1,5 Гбайт. Поэтому на практике используются различные алгоритмы сжатия для уменьшения скорости и объема потока видеоинформации.

Кодирование видеоинформации еще более сложная проблема, чем кодирование звуковой информации, так как нужно позаботиться не только о дискретизации непрерывных движений, но и о синхронизации изображения со звуковым сопровождением. В настоящее время для этого используется формат, которой называется AVI (Audio-Video Interleaved — чередующееся аудио и видео).

Основные мультимедийные форматы AVI и WAV очень требовательны к памяти. Поэтому на практике применяются различные способы компрессии, то есть сжатия звуковых и видеокодов. В настоящее время стандартными стали способы сжатия, предложенные MPEG (Moving Pictures Experts Group — группа экспертов по движущимся изображениям). В частности, стандарт MPEG-1 описывает несколько популярных в настоящее время форматов записи звука. Так, например, при записи в формате МР-3 при практически том же качестве звука требуется в десять раз меньше памяти, чем при использовании формата WAV. Существуют специальные программы, которые преобразуют записи звука из формата WAV в формат МР-3. Стандарт MPEG-2 описывает методы сжатия видеозаписей, которые обеспечивают телевизионное качество изображения и стереозвуковое сопровождение и имеют приемлемые требования к памяти. Совсем недавно был разработан стандарт MPEG-4, применение которого позволяет записать полнометражный цветной фильм со звуковым сопровождением на компакт-диск обычных размеров и качества.

Файлы больших размеров, особенно звуковые, графические и видео файлы, очень редко хранятся в компьютере или передаются в неупакованном виде. Для уменьшения их размеров используют методы сжатие информации (универсальные или специальные).

Универсальные методы могут использоваться для сжатия любых данных и позволяют полностью восстанавливают исходную информацию. Поэтому универсальные методы еще называют обратимыми. Однако универсальные методы не используют знания о характере обрабатываемой информации и поэтому сжимают файлы достаточно слабо.

Специальные методы сжатия учитывают специфику человеческого восприятия звука или изображений, удаляя при сжатии маловажную информации, за счет чего удается добиться очень большой степени сжатия при некоторой потере качества. Однако данные методы не позволяют полностью восстановить исходную информацию.

Универсальные методы сжатия

Существует достаточно много универсальных (обратимых) методов сжатия, однако в их основе лежит сравнительно небольшое количество теоретических алгоритмов, которые мы рассмотрим на примерах.

Определение: метод сжатия называется обратимым, если из данных, полученных при сжатии, можно точно восстановить исходный массив данных.

Пример: форматы файлов, которые хранят информацию сжатую без потерь:

Графическая информация – gif, tiff, png;

Для любых типов данных — zip, rar, arj,lzh, cab.

Напомним, что при кодировании информации каждому объекту (символ, пикселю, измерению звука) ставиться в соответствие двоичный код фиксированной длины i. Тогда объем всей цифровой информации можно определить по формуле V=i&#8&01;k, где k – это количество объектов (символов, пикселей и т.д) в потоке информации.

Идея метода упаковки заключается в уменьшении количества бит, отводимых для кодирования каждого объекта, при условии, что в сжимаемом массиве данных присутствует не весь возможный набор объектов, а только его небольшая часть.

Пример 1. Представлен текст в кодировки ASCII, который содержит не все 256 символов, а только 12: цифры от «0» до «9», знак (минус) и пробел. Использование ASCII кодировки будет ставить в соответствие каждому символу код объемом 8 бит. Тогда текст «280 -1296 48 40 365 -159 13 777» в памяти компьютера займет 30сим • 8бит= 240 бит= 30 байт.

Однако для кодирования такого количества символов достаточно всего 4-х бит. Если упаковать коды данных символов в 4 бита (например, так: «0» — 0000, «1» — 0001. «9» — 1001, минус — 1110, пробел — 1111), то получим двукратное сжатие данных (15 байт).

Формат записи чисел, при котором число записывается в десятичной системе, а цифры числа кодируются 4-битовыми кодами, называется BCD-форматом (Binary Code Decimal, или двоично-десятичная запись). BCD-формат нередко используется в программировании для хранения целых чисел, например в базах данных.

Пример 2. Сообщение «КОЛ ОКОЛО КОЛОКОЛА» записанное в кодировке ASCII будет весить

Vascii=8бит • 18 символов = 144 бита, а кодировке Unicode соответственно Vunicode = 16 бит • 18 символов = 288 бит.

Однако данное сообщение содержит всего 5 различных символов, следовательно, каждый символ может быть закодирован тремя битами, например, так: «А» — 000, «К» — 001, «Л» — 010, «О» — 011 и пробел — 111. Тогда объем сообщения будет равен V=18 символов • 3 бит = 54 бита.

В результате мы получаем коэффициент сжатия равный 144/54 = 2,(6) для кодировки ASCII и 288/54=5,(3) для кодировки Unicode.

Одно из преимуществ метода упаковки заключается в том, что любой фрагмент сжатых данных можно распаковать, полностью восстановив исходных данных, совершенно не используя предшествующие данные. Но метод упаковки дает хорошие результаты, только если множество используемых символов, по отношению к полному алфавиту, невелико (см.пример 2). Если же в тексте используются практически все символы алфавита, то коэффициент сжатия окажется незначительным, а возможно, что сжать данные вообще не получиться.

Недостаток метода упаковки заключается в том, что все символы кодируются битовыми последовательностями одинаковой длины, а изучив раздел «Понятие информации. Измерение количества информации» мы знаем, что оптимального кодирования можно добиться, используя неравномерные коды, например код Хаффмана.

Напомним, что код Хаффмана является неравномерным и префиксным. Неравномерность означает, что те символы, которые встречаются в сообщении чаще, кодируются более короткими кодами, а символы, которые встречаются редко – более длинными. Префиксность говорит о том, что ни один код не является началом другого кода, что позволяет достичь однозначности при декодировании.

Зная вероятности символов в сообщении, можно описать процедуру построения кодов переменной длины, состоящих из целого количества битов. Символам с большей вероятностью ставятся в соответствие более короткие коды. Коды Хаффмана обладают свойством префиксности. То есть ни одно кодовое слово не является префиксом другого, что позволяет однозначно их декодировать.

Выделяют побуквенное кодирование и блочное кодирование.

Сжатие методом Хаффмана выполняется за два прохода. На первом проходе читаются все входные данные и подсчитываются частоты встречаемости всех символов. Затем по этим данным строится дерево Хаффмана, по которому вычисляются коды символов. На втором проходе, входные данные читаются еще раз и перекодируются на основе новой кодовой таблицы.

Алгоритм построения побуквенных кодов методом Хаффмана:

1) Подсчитать частоты встречаемости всех символов;

2) Построить дерево кодирования (алгоритм построения дерева);

Построить коды символов (левая ветка- 0, правая ветка -1)

Принципы кодирования видео информации

Video в переводе с латыни означает «смотрю, вижу». Когда говорят о видео, прежде всего, имеют ввиду движущееся изображение на экране телевизора или компьютерного монитора.

Видеокамера преобразует оптическое изображение передаваемой сцены в последовательность электрических сигналов. Эти сигналы несут информацию о яркости и цветности отдельных участков изображения. С целью сохранения для последующего воспроизведения они могут быть записаны на магнитную ленту в аналоговой или цифровой форме.

При аналоговой записи изменения намагниченности видеоленты аналогичны форме световой или звуковой волны. Аналоговые сигналы, в отличие от цифровых, являются непрерывными во времени.

Цифровой сигнал представляет собой последовательность кодовых комбинаций электрических импульсов.

Информация, представленная в цифровом виде, измеряется в битах. Процесс превращения непрерывного сигнала в набор кодовых слов называется аналого-цифровым преобразованием.

Аналогово-цифровое преобразование сигнала проходит в три этапа. На этапе дискретизации (рис. 12) происходит представление непрерывного сигнала последовательностью отсчётов его мгновенных значений. Эти отсчёты берутся через равные промежутки времени.

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Рис. 12. Дискретизация

Следующий этап – квантование ( рис. 13 ). Весь диапазон значений сигнала делится на уровни. Величина каждого отсчёта заменяется округлённым значением ближайшего уровня квантования, его порядковым номером

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Рис. 13. Уровневое квантование

Кодирование завершает процесс оцифровки аналогового сигнала (рис. 14), который теперь имеет конечное число значений. Каждое значение соответствует порядковому номеру уровня квантования. Этот номер выражается в двоичных единицах. В пределах одного интервала дискретизации передаётся одно кодовое слово.

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Рис. 14. Цифровое кодирование

Таким образом, информация об изображении, представленная в цифровом виде, может быть передана на жёсткий диск компьютера для последующей обработки и монтажа без каких-либо дополнительных преобразований.

Компьютерное видео характеризуется следующими параметрами:

• количество кадров в секунду (15, 24, 25. );

• поток данных (килобайт/с);

• формат файла (avi, mov. );

• способ сжатия (Microsoft Video for Windows, MPEG, MPEG-I, MPEG-2, Moution JPEG).

Форматы видео информации

• формат AVI – формат несжатого видео, создаваемый при оцифровке изображения. Это наиболее ресурсоемкий формат, но при этом при оцифровке в него потеря данных минимальна. Поэтому он предоставляет больше возможностей для редактирования, накладки эффектов и любой другой обработки файлов. Однако следует учитывать, что в среднем одна секунда цифруемого изображения занимает 1,5–2 Mбайт на жестком диске.

• формат MPEG – сокращение названия экспертной группы ISO (Moving Picture Expert Group), которая занимается разработкой стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. На сегодняшний день известно несколько разновидностей форматов MPEG.

• MPEG-1 – для записи синхронизированных видеоизображения и звукового сопровождения на CD-ROM с учетом максимальной скорости считывания около 1,5 Мбит/с. Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому такой формат применяется, в первую очередь, там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители;

• MPEG-2 – для обработки видеоизображения, соизмеримого по качеству с телевизионным, при пропускной способности системы передачи данных в пределах от 3 до 15 Мбит/с. На технологиях, основанных на MPEG-2, работают многие телеканалы; сигнал, сжатый в соответствии с этим стандартом, транслируется через телевизионные спутники и используется для архивации больших объемов видеоматериала;

• MPEG-3 – для использования в системах телевидения высокой четкости (high-defenition television, HDTV) со скоростью потока данных 20–40 Мбит/с; но позже он стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не используется;

• MPEG-4 – для работы с цифровым представлением медиаданных для трех областей: интерактивного мультимедиа (включая продукты, распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений (синтетического контента) и цифрового телевидения

Справочные сведения о представлении чисел в компьютере приведены в таблице ( таблица 5 ).

Таблица 5. Представление числовой, текстовой, графической информации в компьютере

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

Какие этапы кодирования видеоинформации вам известны

В данной теме рассмотрено понятие информации и различные способы ее кодирования в компьютере.

Показаны различия информации и данных. Введено понятие адекватности информации и представлены основные ее формы: синтаксическая, семантическая и прагматическая. Для этих форм приведены меры количественной и качественной оценки. Рассмотрены основные свойства информации: репрезентативность, содержательность, достаточность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость. Информационный процесс представлен как совокупность основных этапов преобразования информации.

Большое внимание в теме уделено вопросам кодирования разного вида информации в компьютере. Приведены основные форматы представления в компьютере числовой, текстовой, графической, звуковой и видео информации. Указаны особенности рассматриваемых форматов в зависимости от вида информации.

Вопросы для самопроверки

1. В чем различие информации и данных?

2. Что такое адекватность и в каких формах она проявляется?

3. Какие существуют меры информации и когда ими надо пользоваться?

4. Расскажите о синтаксической мере информации.

5. Расскажите о семантической мере информации.

6. Расскажите о прагматической мере информации.

7. Какие существуют показатели качества информации?

8. Что такое система кодирования информации?

9. Как можно представить информационный процесс?

10. Что такое система кодирования и чем она характеризуется?

11. Какие известны системы счисления и в чем их отличие?

12. Какие системы счисления применяются в компьютере?

13. Каким соотношением можно представить число в позиционной системе счисления?

14. Какие формы представления чисел применяются в компьютере и в чем их отличие?

15. Приведите на примерах форматы представления чисел для форм с фиксированной и плавающей запятой.

16. Как осуществляется перевод из любой позиционной системы счисления в десятичную систему счисления? Приведите примеры.

17. Как осуществляется перевод целого числа из десятичной в другую позиционную систему счисления? Приведите примеры.

18. Как кодируется текстовая информация? Приведите примеры.

19. В чем суть кодирования графической информации?

20. Расскажите о модели RGB кодирования графической информации.

21. Когда применяется модель кодирования CMYK графической информации? В чем ее отличие от модели RGB?

22. Какие вы знаете форматы представления в компьютере графической информации и их особенности?

23. Как осуществляется кодирование звуковой информации?

24. Какие вы знаете форматы представления в компьютере звуковой информации и их особенности?

25. Как осуществляется кодирование видео информации?

26. Какие вы знаете форматы представления в компьютере видео информации и их особенности?

Кодирование звуковой и видеоинформации

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кодирование звуковой информации

Так как компьютер работает с числами, звуки и музыка должны быть представлены в числовом виде, или, как принято говорить, закодированы. Произвольная аудиоинформация при кодировании занимает много места, поэтому часто используют сжатые аудиоформаты. Музыка занимает меньше места, так как хорошо формализуется — ее можно записать с помощью нот.

Звук представляет собой волну, распространяющуюся в атмосфере, и воспринимаемую человеком с помощью органов слуха. Громкость звука — это его кажущаяся сила. Измеряется громкость в децибелах (дБ). Громкость обычного разговора около 50 дБ, шум на улице часто превышает 70 дБ, а громкость взлетающего самолета составляет 120 дБ. Порог чувствительности человеческого уха около 20 дБ.

Характеризуется звуковая волна изменением во времени частоты и амплитуды сигнала. Графически звуковая волна описывается кривой, задающей зависимость амплитуды от времени. Частота основных колебаний определяет высоту звука. Но звуки одной частоты могут иметь разный тембр.

Чтобы закодировать звук, необходимо измерять амплитуду сигнала через определенные промежутки времени. На каждом временном отрезке определяется средняя амплитуда сигнала. Графически такое преобразование описывается множеством столбиков.

При восстановлении исходной кривой ее вид будет искажен. Искажения тем больше, чем больше ширина столбиков, то есть чем реже мы определяем текущую амплитуду. Чем промежутки времени меньше, тем выше будет качество закодированного звука. Частота, с которой определяется амплитуда сигнала, называется частотой дискретизации.

Амплитуда сигнала, определенная в каждый момент времени, также должна быть представлена в числовом виде. В простейшем случае можно использовать один бит — есть звук или его нет. Но на практике такое кодирование не имеет смысла. Минимально для кодирования амплитуды отводятся восемь бит — один байт, что позволяет описать двести пятьдесят шесть уровней громкости. Качество звука при этом получается не слишком высокое. Если и частота дискретизации невелика, то при воспроизведении будут присутствовать сильные искажения. Значительно лучшее качество получается при использовании двух байт, что позволяет задать более шестидесяти пяти тысяч разных значений амплитуды. В большинстве случаев двух байт достаточно для получения высококачественной записи звука, хотя иногда применяют 24 бита — три байта для кодирования амплитуды сигнала.

Для кодирования звуков следует использовать частоту вдвое большую, чем частота кодируемого звука. Так как человек воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц, то для качественного кодирования необходимо использовать частоту вдвое большую, чем 20000, то есть 40000 Гц. Принято иметь некоторый запас, поэтому для качественного кодирования звука используется частота дискретизации 44100 Гц и 48000 Гц.

Современные компьютеры часто используются при создании и воспроизведении музыки. Для воспроизведения музыки компьютер синтезирует разнообразные звуки, которые издают музыкальные инструменты.

В компьютерной музыке используется аббревиатура MIDI, которая расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface (Цифровой интерфейс музыкальных инструментов).

Значительно лучшее качество звучания дают волновые таблицы (Wave Table). При этом используется метод кодирования амплитуды звукового сигнала через короткие промежутки времени. Например, если требуется воспроизвести удар по тарелке, звуковая плата проигрывает небольшой фрагмент, записанный в определенном месте таблицы. Фрагменты называют сэмплами (samples). Такое кодирование обеспечивает предельную реалистичность звучания классических инструментов и простоту получения звука. Однако волновые таблицы могут занимать много места в памяти.

В последнее время стало модным караоке, и в компьютере стали кодировать музыку вместе с текстом. Фактически караоке является вариантом MIDI. Музыка закодирована обычным способом, но дополнительно добавлен текст, заменивший описание одного из инструментов.

кодирование звуковой видео информация

Кодирование видеоинформации еще более сложная проблема, чем кодирование звуковой информации, так как нужно позаботиться не только о дискретизации непрерывных движений, но и о синхронизации изображения со звуковым сопровождением. В настоящее время для этого используется формат, которой называется AVI (Audio-Video Interleaved — чередующееся аудио и видео). Видеоинформация — наиболее сложный вид для хранения, обработки и воспроизведения. Впервые движущиеся изображения были сохранены на кинопленке в виде большого количества отдельных кадров изображения, заснятых через небольшие промежутки времени (24 кадра в секунду). Позднее на ту же пленку стала записываться и звуковая дорожка (в последующем несколько дорожек для многоканального звука). Далее появилось телевидение с аналоговой записью движущегося изображения на магнитные ленты (системы телевидения PAL и SECAM используют 25 кадров в секунду, система NTSC — 29,97 кадров в секунду). С появлением компьютеров широкое распространение получили цифровые методы записи и кодирования видеоинформации, которые постоянно совершенствуются. В настоящее время каждый может записать видео с использованием мобильных телефонов, цифровых фото- и видеокамер и выполнить монтаж видеофильма на персональных компьютерах, производительности которых достаточно для перекодирования видео высокого разрешения объемом в несколько гигабайт (но продолжительность кодирования может составлять несколько часов).

Компьютерные цифровые методы кодирования видео могут использовать частоту телевизионных стандартов PAL/SECAM или NTSC, т. к. видеозаписи многих цифровых форматов могут воспроизводиться как специальными компьютерными программами, так и бытовыми DVD-плеерами, а также путем подключения телевизора к компьютеру (для передачи видео и звука следует использовать порт HDMI).

Качество видеоизображения в цифровых методах постоянно улучшается. Широкое распространение цифрового видео было связано с появление вначале CD-дисков, затем DVD, далее Blu-Ray дисков, на которых, в основном, и распространялись кинофильмы, и емкостью которых ограничивались качественные возможности.

Стандарты кодирования видео разрабатываются группой экспертов в области цифрового видео MPEG (Moving Picture Experts Group) Международной Организацией по Стандартизации (ISO). Первый стандарт MPEG-1 был представлен в 1992 г. последние стандарты в этой области — MPEG-7 и MPEG-21.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Кодирование как процесс представления информации в виде кода. Кодирование звуковой и видеоинформации, характеристика процесса формирования определенного представления информации. Особенности универсального дружественного интерфейса для пользователей.

контрольная работа [20,3 K], добавлен 22.04.2011

Сущность универсального метода упаковки, его преимущества и недостатки. Кодирование путем учета числа повторений. Примеры схем распаковки последовательности байтов. Алгоритмы сжатия звуковой, графической и видеоинформации. Разновидности формата МРЕG.

презентация [96,2 K], добавлен 19.05.2014

Понятие информации и основные принципы ее кодирования, используемые методы и приемы, инструментарий и задачи. Специфические особенности процессов кодирования цифровой и текстовой, графической и звуковой информации. Логические основы работы компьютера.

курсовая работа [55,8 K], добавлен 23.04.2014

Критерий разработки кодирующих устройств. Международный стандарт кодирования для передачи речи в телефонном канале PCM. Оценка качества сигнала. Задача спектрального оценивания. Гармонический алгоритм Берга. Системы синтеза речи. Форматы звуковых файлов.

дипломная работа [905,3 K], добавлен 17.10.2012

Представление информации в двоичной системе. Необходимость кодирования в программировании. Кодирование графической информации, чисел, текста, звука. Разница между кодированием и шифрованием. Двоичное кодирование символьной (текстовой) информации.

реферат [31,7 K], добавлен 27.03.2010

Анализ эффективности способов кодирования. Средний размер одного разряда и средняя длина кодового слова. Кодирование по методу Хаффмена. Кодирование информации по методу Шенона-Фано. Построение кодового дерево для различных методов кодирования.

контрольная работа [491,4 K], добавлен 15.10.2013

Сущность линейного и двухмерного кодирования. Схема проверки подлинности штрих-кода. Анализ способов кодирования информации. Расчет контрольной цифры. Штриховое кодирование как эффективное направление автоматизации процесса ввода и обработки информации.

презентация [1,1 M], добавлен 05.10.2014

Сущность и содержание двоичного кодирования, цели и задачи, этапы реализации данного процесса, оценка его эффективности. Принципы и особенности кодирования чисел и символов, а также рисунков и звука. Используемые методы и приемы, применяемые инструменты.

презентация [756,5 K], добавлен 29.10.2013

Понятие звуковой информации как кодирования звука, в основе которого лежит процесс колебания воздуха и электрического тока. Величина слухового ощущения (громкость). Временная дискретизация звука, ее частота. Глубина и качество звуковой информации.

презентация [545,6 K], добавлен 13.05.2015

Методы арифметического кодирования. Основные функции программ, реализующие алгоритмы кодирования по методам Хаффмана, Голомба, Фибоначчи и Элиаса. Разработка программно-аппаратных средств оптимального арифметического кодирования и их экономический расчет.

дипломная работа [1,1 M], добавлен 26.05.2012

7 Кодирование видеоинформации

Видеоинформация – наиболее сложный вид для хранения, обработки и воспроизведения. Впервые движущиеся изображения были сохранены на кинопленке в виде большого количества отдельных кадров изображения, заснятых через небольшие промежутки времени (24 кадра в секунду). Позднее на ту же пленку стала записываться и звуковая дорожка (в последующем несколько дорожек для многоканального звука). Далее появилось телевидение с аналоговой записью движущегося изображения на магнитные ленты (системы телевидения PAL и SECAM используют 25 кадров в секунду, система NTSC – 29,97 кадров в секунду). С появлением компьютеров широкое распространение получили цифровые методы записи и кодирования видеоинформации, которые постоянно совершенствуются.

Качество видеоизображения в цифровых методах постоянно улучшается. Широкое распространение цифрового видео было связано с появление вначале CD-дисков, затем DVD, далее Blu-Ray дисков, на которых, в основном, и распространялись кинофильмы, и емкостью которых ограничивались качественные возможности. В таблице 1.4 приведены характеристики некоторых видеоформатов.

Алгоритмы кодирования видео очень сложны, их описания можно найти в специальной литературе или на сайте http://www.mpeg.org .

Все форматы сжатия семейства MPEG (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7) используют высокую избыточность информации в изображениях, разделенных малым интервалом времени

Алгоритмы MPEG сжимают только опорные кадры – I-кадры (Intra frame – внутренний кадр). В промежутки между ними включаются кадры, содержащие только изменения между двумя соседними I-кадрами – P-кадры (Predicted frame – прогнозируемый кадр). MPEG-4 использует технологию фрактального сжатия изображений. Фрактальное (контурно-основанное) сжатие подразумевает выделение из изображения контуров и текстур объектов. Контуры представляются в виде сплайнов (полиномиальных функций) и кодируются опорными точками. Текстуры могут быть представлены в качестве коэффициентов пространственного частотного преобразования (например, дискретного косинусного или вейвлет-преобразования).

Форматы файлов Microsoft AVI и MKV – контейнеры, предназначенные для хранения видеоинформации, синхронизованной с аудиоинформацией. AVI может содержать в себе потоки 4 типов – Video, Audio, MIDI, Text. Причем видеопоток может быть только один, тогда как аудио – несколько.

0 Архивация различных видов информации

Дискретное двоичное представление информации обычно имеет некоторую избыточность. Часто в информации присутствуют последовательности одинаковых битов или их групп. Объём информации имеет большое значение не только для хранения, но также непосредственно влияет на скорость передачи информации по компьютерным сетям. Поэтому были разработаны специальные методы (алгоритмы)сжатия информации (data compression), с помощью которых можно существенно уменьшить ее объём. Существуют как универсальные алгоритмы, так и специализированные.

Основными техническими характеристиками процессов сжатия и результатов их работы являются:

степень сжатия (compress rating) или отношение (ratio) объемов исходного и результирующего потоков;

скорость сжатия – время, затрачиваемое на сжатие некоторого объема информации входного потока, до получения из него эквивалентного выходного потока;

качество сжатия – величина, показывающая, насколько сильно упакован выходной поток, при помощи применения к нему повторного сжатия по этому же или иному алгоритму.

Все способы сжатия можно разделить на две категории: обратимое и необратимое сжатие.

Необратимое сжатие – такое преобразование входного потока информации, при котором выходной поток, основанный на определенном формате информации, представляет собой объект, достаточно похожий по внешним характеристикам на входной поток, однако отличается от него объемом.

Степень сходства входного и выходного потоков определяется степенью соответствия некоторых свойств объекта (до сжатия и после), представляемого данным потоком информации. Такие подходы и алгоритмы используются для сжатия информации растровых графических файлов, видео и звука. При таком подходе используется свойство структуры данного формата файла и возможность представить информацию приблизительно схожую по качеству для восприятия человеком. Поэтому, кроме степени или величины сжатия, в таких алгоритмах возникает понятие качества, т.к. исходная информация в процессе сжатия изменяется.

Обратимое сжатие всегда приводит к снижению объема выходного потока информации без изменения его информативности, т.е. без потери информационной структуры.

Из выходного потока, при помощи восстанавливающего или декомпрессирующего алгоритма, можно получить входной, а процесс восстановления называется декомпрессией или распаковкой и только после процесса распаковки информация пригодна для использования в соответствии с их внутренним форматом.

Способы обратимого сжатия информации

Сжатие способом кодирования серий (RLE)

Наиболее известный простой подход и алгоритм сжатия информации обратимым путем – это кодирование серий последовательностей (Run Length Encoding – RLE).

Сжимая файл по алгоритму Хаффмана, первое, что необходимо сделать – прочитать файл полностью и подсчитать сколько раз встречается каждый символ из расширенного набора ASCII.

Арифметическое кодирование является методом, позволяющим упаковывать символы входного алфавита без потерь при условии, что известно распределение частот этих символов и является наиболее оптимальным, т.к. достигается теоретическая граница степени сжатия.

Двухступенчатое кодирование. Алгоритм Лемпеля-Зива

Гораздо большей степени сжатия можно добиться при выделении из входного потока повторяющихся цепочек блоков, и кодирования ссылок на эти цепочки с построением хеш-таблиц от первого до n-го уровня с последующим

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *