Tömörítések szerepe az NLE szoftverkörnyezetben

Az előadások a következő témára: "Tömörítések szerepe az NLE szoftverkörnyezetben"— Előadás másolata:

1 Tömörítések szerepe az NLE szoftverkörnyezetben
Független komplex összemérés Répászky Lipót Kommunikáció-technikai mérnök Nemzeti Audiovizuális Archívum (NAVA)

2 Paradigmaváltás a videó-technikában
Első lépés: digitális videó-technika (múlt) CCD, CMOS Digital8, miniDV DVB – SD/HD C/S/T Második lépés (jelen) IT – kamera-technika konvergencia Merevlemezes >> optikai >> memóriakártyás adattárolási rendszerek fejlődése Adatkijáratok: SDI, SDTI, HDMI IT – NLE konvergencia Struktúrált adattárolás XML alapú META leírás Harmadik lépés? – tömörítés?

3 Tömörítetlen videojel sávszélesség igénye
BW = V x H x 3 x B x FPS Típus V (px) H (px) Bit/px Fps (p) Mbps MBps 1 perc LD/CIF 352 288 8 25 7,603 456 MB SD 720 576 31,104 1,86 GB HD 1 1280 10 50 1382,4 172,8 10,36 GB HD 2 1920 1080 1555,2 194,4 11,66 GB UltraHD 4096 2048 12 100 3019,9 377,5 226,5 GB RGB színtérben a 8 bit 256, a 10 bit 1024, a 12 bit árnyalatot jelent színenként. miniDV szalagra, maximum 25 Mbps-sel lehet írni Emberi szem minimum felbontóképessége: V20°xH27° 2’ 800x600 ~100 árnyalat (7bit)

4

5 Felbontási és képfrissítési szabványok
Digitalizált médium Common Intermediate Format xCIF Méret h x v (px) SQCIF – SubQuarter CIF 128x96 QCIF – Quarter CIF 176x144 CIF 352x288 4CIF 704x576 16CIF 1408x1152 Elnevezés Méret h x v (px) Átlagos sávszélesség LDTV– LowDefinitonTV VCD – VideoCD 352x288 PAL, 320x240 NTSC 1150 kbps SDTV – Standard Definition TV SVCD – SuperVideoCD DVD, DV 720x576i 25fps 720x480i 29,97 fps 2756 kbps – 8 Mbps DVraw 25 Mbps EDTV – Enhanced TV 720x576p / 720x480p / 50/60fps 10 Mbps HDTV – High Definition TV BD – BluRay Disc HD DVD – HighDefinition DVD HDV – HighDefinition Video 1280x720p 50/60 fps 1920x1080i 50/60 fps 1920x1080p 25 fps 4 Mbps – 50 Mbps

6 Progressive Segmented Frame (PsF)

7 Játék a számokkal… ScDef = Screen Definition = Kép/lapka felbontása
SAR = Screen Aspect Ratio = Képarány PAR = Pixel Ascpect Ratio = Pixelarány Számoljunk együtt ScDef = 960x720 = 96/72 = 4:3 SAR = 16:9 PAR = 4:3 = 1,3333 960 * 1,3333 = 1280 Ha a pixel téglalap, annak is 3 értéke van. 960x720 < 1280x720

8 Tömörítés alapja Veszteségmentes (lossless): huffman, LZW, ZIP Veszteséges (Lossy): MPEG, h.264, divix, xvid, Veszteségmentes eljárás előnye: - kiváló képminőség - maximalizált effektezési lehetőségek Veszteségmentes eljárás hátránya: - viszonylag nagy tárhely igény (a veszteségeshez képest) - nehezen visszaalakítható Veszteséges eljárás előnye: - kis tárhely igény Veszteséges eljárás hátránya: - számításigényes - minőségromlás (információvesztés)

9 Videó jellemző adatai A/V sávszélesség Tömörítési algoritmus (codec)
Bitmélység Objektív képminőség Qf=1024b/vhr NAVA – streaming – 0,46 qf Szubjektív képminőség

10 Hogyan tömörítünk? (mpeg-2)
Y=0,3 R + 0,59 G + 0,11 B (diagram) Y-0,3R=0,59G+0,11B Y-R=0,59G+0,11B-2,3Y Színkülönbségi jelek: Y-B=Cb Y-R=Cr YCbCr – nem YUV 4:2:2 ~ 21 MB/sec tömörítés PAL DV az YCbCr-nél 4:2:0-ra tömöríti ~ 15,5 MB/sec NTSC DV a 4:2:2-t 4:1:1-re tömöríti A szabvány szerint a PAL DV 25Mbit/sec ~3,125MB/sec

11 Színinformáció csökkentése
X = csak fényesség adat (X) = YCbCr

12 Képen belüli tömörítés

13 Képek közötti mozgásbecslés

14 GOP struktúra GOP – Group of Pictures = két I kép közötti képek sorozata

15 mpeg-2 file méretét befolyásoló paraméterek
Felbontás csökkentéssel SD >> CIF HD >> SD >> QCIF Bitmélység csökkentésével 12 bit >> 10 bit >> 8 bit Kvantálási minőség variálásával Quality = 0….10 GOP struktúra változtatásával IBP képek variálásával IIIIIIIII, IBIBIBIBIB, IBPIBPI, IBBPPBBI Bitráta változtatásával CBR, VBR, ABR 8 Mbit >> 4 Mbit DCT precizitás csökkentésével Jóslás, becslés engedélyezéssel One Pass – Two Pass

16 Miért kell a konténer? Melyik a jó konténer?
Struktúrába szedi az AV adatot (streaming) Azonosítja az egyes adatok elérési helyét CRC – hibajavításra ad lehetőséget Egyéb járulékos adatok elhelyezése (felirat) Melyik a jó konténer? Egyszerűen struktúrált Sérülésre kevésbé érzékeny (visszaállítható) Könnyű az elérése a benne lévő adatoknak Definiálja a folytonosságot Azonnal betekinthető (streaming)

17 Konténerstruktúra - mpg

18 Konténerstruktúra – mp4

19 Konténerstruktúra – mov

20 Konténerstruktúra - mxf
Interleaved (VAADVAAD) Clip wrapped (VVVVAAD) K = Key L = Length V = Value

21 K = Header ( 0000000000000000 ) DV - 50Mbps 625/50i (clip wrapped)
K = Primer ( c ) K = MXFPreface ( ) K = MXFIdentification ( ) K = MXFContentStorage ( b0 ) K = MXFEssenceContainerData ( ) K = MXFMaterialPackage ( c ) K = MXFTrack ( ) K = MXFSequence ( d4 ) K = MXFTimecodeComponent ( ) K = MXFTrack ( ) K = MXFSequence ( fb ) K = MXFSourceClip ( a5f ) [4x…] K = MXFSourcePackage ( fff ) K = MXFCDCIEssenceDescriptor ( db ) K = IndexTableSegment ( ) K = KLVFill ( f4 ) K = Body ( f6c ) DV - 50Mbps 625/50i (clip wrapped) K = Essence Element ( fe8 ) K = Footer ( [varies] ) DV - 50Mbps 625/50i (clip wrapped) K = IndexTableSegment ( [varies] )

22 Tömörítések és konténerformátumok
DV MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 H.264 VC-1/WMV RealVideo Theora QT Igen Nem AVI ? OGM MKV MP4 MXF Konténertípus

23 Mi mit használ? Panasonic HPX sorozat– mxf (h264)
Sony EX sorozat– mp4 (m2v) JVC ProHD – mpg (m2v) JVC-GY-HM700 – mov (h264) RED ONE – R3G

24 Szegény ember esete a HD-val…

25 Proxy szerepe az utómunkában
HD felbontásnál a Real-Time munka erőforrás igényes. Effektezés során a Preview akadozhat TimeLine-on keresés során lassú képelérés Nem csak 2k/4k érhető el a proxy Manuálisan is generálható bármilyen konténer és tömörítés típushoz

26 Rögzítés eredeti konténerformátumban
Felvétel mpg/avi/mp4 Visszafejtés eredeti A/V fájlra h.264/mpeg2video aac/mp3/mp2 Kulcskép - bmp proxy_video proxy_audio remultiplexing_proxy_file

27 Köszönöm figyelmüket!

28 Y=0,3 R + 0,59 G + 0,11 B Vissza