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Medien-Technik Digitales Video
Prinzip: Sequenz Digitaler Einzelbildermit eingestreuten Ton-Samples
.AVI.AVI
.MOV.MOV
.MPG.MPG
Medien-Technik
Medien-Technik
Überblick (digitale) Fernsehstandards
USAGrand Alliance HDTV
MPEG-2Dolby AC-3
EuropaEuropean DVB Project
DTVB (terrestrisch)ETS 300421 (Sat.)
ETS 300429 (Kabel)
DTVB: HDTV, mehr Programme, mobil & handheld, Telefonie/Computer
Medien-Technik
MPEG
MPEG-1Zielsetzung: Video auf
CD
1,15 - 1,5 Mbit/sec SIF 352 * 288 Pixel max. 30 f/s non-interlaced
MPEG-2Viele Formate, hohe
Kompression
p64 / H.261 PAL / NTSC MP@ML Main profile at
Main Level bis 15MBit/sec
Multiplexing
MPEG-3
HDTV
MPEG-4
Very low bitrate
MPEG-7
Multimedia & Video
MPEG-1 PAL1,7 MB
MPEG-1 VideoCD1,9MB
MPEG-1 384535kB
AVI27MB
Medien-Technik
Parameter MPEG-1 MPEG-2 Grösse/Pixel std. 50 % 360*288 (352*240) 360*288 (352*240) low level Grösse/Pixel std. 100% n. mlg. 720*596 (704*480) main level Grösse/Pixel HDTV 4:3 n. mgl. 1440*1152 high1440 level Grösse/Pixel HDTV 16:9 n. mgl. 1920*1080 high level Grösse Scanvorlage <720*576 (704*480) <16384*16384 Farbformat YCC 4:2:0 (Scan 4:2:2) 4:2:2 (Scan bis 4:4:4) Makroblöcke/Bild 396 levelabhängig Makroblöcke/sec. <396*25 (330*30) levelabhängig Bildwiederholrate <30 pps <30 pps Bitrate <1,862 Mbit/s 2..15 MBit/s Interlace nein ja Ton 2-Kanal Surround-Sound mgl.
Unterschiede MPEG 1 und MPEG 2
Medien-Technik
MPEG-Prinzip
Intraframe-Komprimieru
nginnerhalb
eines Bildes
Interframe-Komprimieru
ngüber mehrere
Bilder
DCT mit vorgegebener
Quantisierungs-matrix
VLC mit festerTabelle
Medien-Technik
I-Frames, Intra-FramesP-Frames, Predicted Frame
I-Frame wieJPEG komprimieren
+ =
Vorhersagefehler(Differenz)JPEG komprimieren
P-Frame:= I-Frame+Prediction Error
Medien-Technik
Bewegungsabschätzung
Woher kommt dieser Block ?
Medien-Technik
Bewegungsvektoren ermitteln
BlockmatchingProbieren innerhalb eines NahbereichsMean Absolute Error
Full Search (Hoher Aufwand, 30 GOPS bei 720*480, Nahbereich 15)bis auf Halbpixel-EbeneHierarchische Verfahrenauf verkleinerten Bildern suchenParallele Verfahren0,8 - 1 GOPS
1
0
1
0
,,,M
k
N
l
ljykixPlykxCjiMAE
Medien-Technik
Die zweidimensionale logarithmische Suche (TDL)
1. 5 rote Blöcke (im Abstand d/2)untersuchen, falls besteÜbereinstimmung in der Mitte,halbiere d und wiederhole 1.
2. Ansonsten um den besten Punktkruzförmig weiter.
Medien-Technik
Die dreistufige Suche (TSS)
1. Untersuche 9 Blöcke im Abstand 3
2. Um den besten alle im Abstand 2
3. Um den besten im Abstand 1
Medien-Technik
Die orthogonale Suche (OSA)
Beginne mit 3 Blöcken horizontal
Um den besten vertikal
Verringere Schrittweite,beim besten horizontal weiter
Medien-Technik
One-at-a-Time Suchalgorithmus (OTS)
Suche solange in x-Richtung,bis davor und dahinter schlechtereÜbereinstimmung
Jetzt vertikal weiter.
Medien-Technik
Die kreuzweise Suche (CSA)
Wie logarithmische Suche, nächsterSchritt jedoch X-förmig um besteÜbereinstimmung mit halber Schritt-weite.
Medien-Technik
Bidirektionale Prädiktion
I = Intra-FrameP = Predictive FrameB = Bidirektionaler Frame
Buchempfehlung:Haskell/Puri/NetravaliDigital VideoAn Introduction to MPEG-2
Medien-Technik
Flußbild Motion Estimation
Makroblöcke 16*16 Pixel
Falls Block mit Vorgänger ähnlich:Standbild
Sonst verschobenen Block suchen
Bezugsblock-gefundenem Block
Medien-Technik
MPEG Bit-StreamSequenz-Schicht
Header (Magic number, Bildgröße, Seitenverh., f/s, Bitrate n*400, Buffer size,
Intra-,nonintra-Quantisierungsmatrizen
GOP-SchichtHeader (Magic number,
Timecode 1. Bild),beginnt mit I- oder B-
Frame,endet mit I- oder P-Frame
Einzelbild-SchichtHeader (Magic number,
Bildnummer i. Gruppe, Bildtyp I, B, P, D, Max.
Vektorgröße
Slice-SchichtHeader (Magic number,
vertikale Position)
Makroblock-SchichtHeader (Magic number, Füllbits, MB-Typ (I,B,P), Quantisierungsfaktor)
Block-Schichtvariable Länge, markiert
durch EOB, kann Nullblock sein
Medien-Technik
Differenzbilder zumAusgangsbild
Differenzen Bild:Bild
intracodiert
vorwärtsgeschätzt
bidirektional
interpoliert
übersprungen
I B B P
Medien-Technik
Quelle:www.panasonic-broadcast.de
Medien-Technik
MPEG 4
ToolsKompressionsverfahrenVideo/AudiosynchronisationBewegungsabschätzungusw.
AlgorithmsDCT-VerfahrenCode Excited Linear Predictionusw.
MSDL: MPEG-4 Syntax description LanguageNSHC: Synthetic and Natural Hybrid Coding
Flexibility 0: fixed set of tools & algorithms 1: configurable fixed set 2: downloadable set & configuration
ProfileKonfiguration von Tools, Algorithmen
Conformance PointsStandardkonfigurationen (z.B. MPEG-1)
Levelconstraints & performance criteria
Medien-Technik
MPEG 4 Grundlegende Funktionalitäten
Synchronisation versch. Datenströne (Audio, Video, etc.)Zusätzliche DatenkanäleVirtuelle KanaldefinitionGeringe VerzögerungInteraktive BenutzereingriffeÜbertragbar über verschiedene MedienVerschlüsselung, Authentifizierung etc.Multipoint-FähigkeitAnpassbarkeit von Audio-, Bitrate, QualitätLow-Level Modus
Medien-Technik
MPEG 4Medienobjekte(natürlich, synthetisch)Video-ObjektAudio-ObjektKoordinatensystem
Backchannel
Streaming Media
Medien-Technik MPEG 4
Delivery Multimedia Integration Framework
Medien-Technik
H.261 Bildtelefonie
Common Intermediate Format CIF
Y/CC-Anordnung
4 Schichten
Medien-Technik
H.261-Encoder
IntraframesInterframeMCnach BedarfMC +/- 15 PixelLoop Filtergegen Fliegenschiß
Medien-Technik
Vorlesung „Medientechnik WS 1999/2000“
Dr. Manfred JackelStudiengang ComputervisualistikInstitut für InformatikUniversität Koblenz-LandauRheinau 156075 Koblenz
© Manfred JackelE-Mail: [email protected]
WWW: www.uni-koblenz.de/~jkl
mtech.uni-koblenz.de
Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitel Grafik-Quellen