Compressão de vídeo envolve diminuir o tamanho de um vídeo (podendo ser com perda ou sem perda), utilizando-se de uma técnica que remove das imagens as informações que já foram projetadas.
Um vídeo (como arquivos do tipo AVI ou MPEG) é formado por várias imagens sendo projetadas. Cada imagem é chamada quadro e a quantidade de imagens projetadas por segundo é chamada cadência, medida em quadros por segundo (qps) ou frames por segundo (fps). Quanto mais quadros por segundo seu vídeo tiver, mais realista será a imagem. Vídeos normalmente trabalham com a mesma cadência da TV, que é de 30 quadros por segundo.
Uma maneira de diminuir o tamanho do vídeo é justamente diminuindo a quantidade de quadros por segundo. O tamanho do vídeo diminui, mas sua qualidade também: há “quebras de quadro”, isto é, os movimentos no vídeo ficam “truncados”, menos realistas.
Um exemplo de técnica é o qual o primeiro quadro deste vídeo é projetado integralmente, mas no próximo os pedaços da imagem que são idênticos ao quadro anterior são removidos, economizando uma grande quantidade de espaço, já que somente o primeiro quadro precisa estar completo e os demais são compostos somente da diferença entre o quadro anterior e o atual. Esses quadros incompletos são chamados quadros delta (delta frames).
Técnicas de compressão Production Level Video O PLV (Production Level Video) é uma técnica de compressão assímétrica para a codificação de video a cores que requer que a mesma seja feita pela Intel® ou por uma entidade licenciada pela mesma.
O RTV (Real Time Video) proporciona uma qualidade de video comparável à compressão JPEG e usa uma técnica de compressão simétrica e variável.
As técnicas de compressão DVI permitem a compressão do video com taxas de 80:1 até 160:1 e a sua visualização a cores e em tamanho real a 24 frames por segundo, enquanto que o JPEG só permite a visualização de uma imagem aceitável numa pequena janela.
MPEG No padrão MPEG os quadros delta podem ser classificados em quadros P (de “predictive”) ou quadros B (de “bidirecionais”). Os quadros P funcionam da maneira descrita, enquanto os quadros B podem ainda ter a diferença não só para o quadro anterior, mas também a diferença para o quadro seguinte na seqüência, daí o nome “bidirecional”.
O problema é que por conta desta técnica, não haveria como você usar os recursos de avanço e retrocesso do seu tocador de mídia, pois ele precisaria tocar o filme desde o início para poder construir uma imagem que esteja no meio do filme, já que no meio do filme só haverá a informação do que é diferente para o quadro anterior e não uma imagem completa.
Por isso, de tempos em tempos é necessário inserir um quadro completo (como o primeiro quadro do filme) para que os recursos de avanço e retrocesso possam ser usados. Esses quadros completos são chamados quadros-chave (key frames) ou quadros I (I-frames). Quanto mais quadros-chave seu vídeo tiver, maior ele será (pois mais imagens completas, que ocupam mais espaço, serão inseridas), mas em compensação mais pontos de avanço e retrocesso existirão. Você precisa de espera que o tocador chegue a um quadro-chave para que este consiga mostrar o vídeo; quanto menos quadros-chave o vídeo tiver mais frequente será este problema no seu vídeo.
Perda de dados Existem técnicas em que cada quadro é comprimido usando um algoritmo baseado em perda de dados, da mesma forma que ocorre com imagens no formato JPEG e áudio no formato MP3. Isso significa que o vídeo comprimido não tem a mesma qualidade do vídeo original.
Princípios Pode-se utilizar algoritmos para comprimir imagens e tratar cada de quadro de vídeo individualmente.
M-JPEG - Motion J-PEG
Taxas típicas entre 10:1 e 20:1 não são suficientes para vídeo
Formato 4:2:2 para vídeo digital
Taxa de 216 Mbps Redundância espacial (intra-quadro) Redundância inter-quadro Em um conjunto de quadros, pequenos movimentos acontecem de um quadro para outro Videotelefonia (movimento dos lábios e olhos) Cena de filme (pessoa ou veículo em movimento) Ex.: cena de 3 s => (60 quadros/seg) => 180 quadros Tipos de Quadro Estimativa de Movimento Compensação de movimento
Tipos de Quadro 2 tipos de quadros Codificados de forma independente Intracoded frames (I): I-frames/Quadros-I Quadros estimados (predicted frames) Predictive frames (P): P-frames/Quadros-P Bidirectional frames (B - Intercoded ou interpolation frames): B-frames/Quadros-B GOP - Group of Pictures Decodificação Quadro-I: imediata Quadro-P: precisa do quadro quadro -I ou -P anterior Quadro-B: precisa do quadro -I ou -P anterior e do quadro -I ou -P posterior Maior retardo para decodificar Para minimizar o retardo de decodificação dos quadros -B ordem da codificação/transmissão dos quadros é invertida ambos os quadros -I ou -P anterior e posterior estão disponíveis quando um quadro -B é recebido Exemplo: Sequência original I B B P B B P BB I B B P... Sequência codificada I P B B P B B I B B P B B...
Quadro-PB Dois quadros -P e -B vizinhos codificados juntos Aumenta taxa de quadros sem aumentar significantemente a taxa de bits D - Quadro de menor resolução Quadros de menor resolução Só considera os coeficientes DC de cada matriz 8x8 JPEG Inseridos em intervalos regulares no fluxo de vídeo Não são usados no processo de decodificação de quadros -P e -B Usados para opções de fast-foward e rewind no vídeo em aplicações de vídeo-sob-demanda (VoD)
Estimativa e Compensação de Movimento Usados na codificação de quadros -P e -B
Conteúdo da matriz de luminância Y é dividido em macroblocos de 16x16 Cada macrobloco tem um endereço Tamanho do bloco para operação da transformada DCT contínua 8x8
Exemplo no formato 4:1:1 Para cada 4 amostras de luminância, 1 crominância Cr e 1 de crominância Cb Matrizes 8x8 para Cr e Cb 6 blocos DCT no total Para codificar quadro-P (quadro alvo)
Para codificar quadro-B (quadro alvo)
Compressão de Vídeo Quadros-I
Conteúdo do quadro alvo → (Macroblocos) → TCD Sequencial (FDCT) → Quantização (Q) → Codificação de Entropia (EE) → Formatador
Quadros-P
Conteúdo do quadro alvo → ["Caixa preta"] → Bit de fluxo codificado
Quadros-B
Conteúdo do quadro alvo → ["Caixa preta"] → Bit de fluxo codificado
Ver também Compressão de dados Compressão de áudio
Li, Z, Drew, M. S. e Liu, J. (2014), "Fundamentals of Multimedia", 2 ed., 727 p. 350 fig., 97 fig. color., ISBN 0130618721
Categoria:Compressão de dados