Videokomprimering ( eng. Videocompression ) er en teknologi til digital komprimering af et tv-signal, der giver dig mulighed for at reducere mængden af data , der bruges til at repræsentere en videostream . Videokomprimering giver dig mulighed for effektivt at reducere det flow, der kræves til videotransmission over broadcast- kanaler , reducere den nødvendige plads til at gemme data på mediet. Ulemper: ved brug af komprimering med tab , vises karakteristiske, nogle gange klart synlige artefakter - for eksempel blokering (opdeling af billedet i blokke på 8x8 pixels), sløring (tab af små billeddetaljer) osv. Der er også måder at komprimere video uden tab., men i dag reducerer de ikke dataene nok.
Video er i bund og grund en tredimensionel række af farvede pixels . To dimensioner betyder den lodrette og vandrette opløsning af rammen, og den tredje dimension er tid. En ramme er en række af alle pixels, der er synlige for kameraet på et givet tidspunkt, eller blot et billede. I video er såkaldte halv-frames også mulige (se: interlacing ).
Komprimering ville ikke være mulig, hvis hver frame var unik, og pixel arrangementet var fuldstændig tilfældigt, men det er ikke tilfældet. Derfor er det muligt at komprimere for det første selve billedet - for eksempel er et fotografi af en blå himmel uden solen faktisk reduceret til at beskrive grænsepunkterne og fyldningsgradienten . For det andet kan du komprimere lignende tilstødende rammer. I sidste ende er billed- og videokomprimeringsalgoritmer ens, hvis vi betragter video som et tredimensionelt billede med tiden som den tredje koordinat.
Ud over komprimering med tab, kan videoer også komprimeres uden tab . Det betyder, at ved dekomprimering vil resultatet være nøjagtigt (bit for bit) det samme som originalen. Men med tabsfri komprimering er det umuligt at opnå høje kompressionsforhold på ægte (ikke kunstig) video. Af denne grund er næsten al udbredt video komprimeret med tab (inklusive digitale videodiske til forbrugere , videohostingwebsteder og satellitudsendelser). Hjemmesider bruger nogle gange simple GIF- og APNG- formater til små klip uden lyd .
En af de mest kraftfulde teknologier til at øge kompressionsforholdet er bevægelseskompensation . Med ethvert moderne videokomprimeringssystem bruger efterfølgende billeder i strømmen ligheden med områder i tidligere billeder til at øge komprimeringsforholdet. Men på grund af bevægelsen af genstande i rammen (eller selve kameraet), var brugen af ligheden mellem nabobilleder ufuldstændig. Bevægelseskompensationsteknologi giver dig mulighed for at finde lignende områder, selvom de er forskudt i forhold til det forrige billede.
Analoge principper for videosignalkomprimering, baseret på funktionerne i menneskets syn , har været kendt siden fremkomsten af fjernsynet som sådan, og nåede deres højdepunkter i kompatible farvefjernsynssystemer NTSC , SECAM og især PAL . Det var takket være datakomprimering, at det var muligt at transmittere et farvebillede med en dekomponering på 625 linjer i det frekvensbånd, der oprindeligt var specificeret for dekomponeringsstandarden på 441 linjer. I analoge systemer blev til dette formål anvendt linjeegenskaben for tv-signalspektret og et fald i øjets lysstyrke og farvefølsomhed i zonen med fine detaljer. Det var således muligt at transmittere maksimal information i den lavfrekvente del af tv-signalspektret (store billeddetaljer), men afskære den højfrekvente del af spektret uden væsentligt tab i billedkvalitet, hvilket efterlod kun de første harmoniske af signalerne i den, med information om fine detaljer. Farvekomponentinformationen blev udsat for endnu mere frekvensbegrænsning, og derudover blev dens spektrum forskudt, således at harmonikken af de horisontale frekvenssignaler, der bærer farveinformationen, var i intervallerne mellem luminanssignalets harmoniske. Digitale videokomprimeringsmetoder dukkede op næsten samtidigt med fremkomsten af ADC'er, der var i stand til at fungere ved videofrekvens, og processorer, der var i stand til at udføre aritmetiske operationer ved cirka tre gange videofrekvensen. Sådanne enheder begyndte at blive produceret i begyndelsen af 1980'erne.
Tabellen nedenfor viser en delvis historie af udviklingen af internationale videokomprimeringsstandarder.
| År | Standard | Forlægger | Ansøgning |
|---|---|---|---|
| 1984 | H.120 | ITU-T | |
| 1988 | H.261 | ITU-T | videokonference, videokonference |
| 1993 | MPEG-1 del 2 | ISO , IEC | Video CD |
| 1995 | H.262/MPEG-2 del 2 | ISO , IEC , ITU-T | DVD Video , Blu-ray , Digital Video Broadcasting , SVCD |
| 1996 | H.263 | ITU-T | videokonference, videokonference, video i mobiltelefoner ( 3GP ) |
| 1999 | MPEG-4 del 2 | ISO , IEC | video på internettet ( DivX , Xvid ...) |
| 2003 | H.264/MPEG-4 AVC | Sony , Panasonic , Samsung , ISO , IEC , ITU-T | Blu-ray , HD DVD , Digital Video Broadcasting , Apple TV |
| 2009 | VC-2 (Dirac) | OIC&T | video på internettet, HDTV-udsendelse, UHDTV |
| 2013 | H.265 | ISO , IEC , ITU-T |
Ved udgangen af 2011 bruger næsten alle videokomprimeringsalgoritmer (for eksempel standarder vedtaget af ITU-T eller ISO ) den diskrete cosinustransformation (DCT) eller dens modifikationer for at eliminere rumlig redundans. Andre metoder, såsom fraktal komprimering og diskret wavelet transformation , har også været genstand for forskning, men bruges nu generelt kun til stillbillede komprimering.
Brugen af de fleste komprimeringsmetoder (såsom den diskrete cosinustransformation og wavelettransformation) medfører også brugen af en kvantiseringsproces. Kvantisering kan være enten skalar eller vektor, dog bruger de fleste komprimeringsskemaer i praksis skalær kvantisering på grund af dens enkelhed.
Moderne digital tv-udsendelse er blevet tilgængelig takket være videokomprimering. Tv-stationer kan udsende ikke kun high-definition video ( HDTV ), men også flere tv-kanaler i én fysisk tv-kanal (6 MHz).
Mens det meste videoindhold i dag udsendes ved hjælp af MPEG-2 -videokomprimeringsstandarden , bliver nyere og mere effektive videokomprimeringsstandarder allerede brugt i broadcast-tv, såsom H.264 og VC-1 .
| Kompressionsmetoder _ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teori |
| ||||||
| Tabsfri |
| ||||||
| Lyd |
| ||||||
| Billeder |
| ||||||
| Video |
| ||||||
| Videokomprimering | |
|---|---|
| ITU-T anbefalinger | |
| ISO / IEC standarder |
|
| SMPTE standarder | |
| MPEG-4 codecs |
|
| Tabsfri |
|
| Digital biograf | |
| Andre codecs | |
| se også | |