Standardul de compresie H263

Introducere

Reprezentarea eficientă sub formă digitală a semnalelor audio-video a constituit un domeniu important de cercetare în ultimii 20 ani. Tehnicile de codare digitală a sunetelor, a imaginilor și a secvențelor video s-au dezvoltat de la nivelul unor cercetări pur academice până la un domeniu pur comercial. În special în ultimii ani, dezvoltarea comunicațiilor mobile, a Internetului și a tehnologiilor multimedia au condus la mutarea ariei de interes tot mai mult către cercetările aplicative cu aspect puternic comercial, cu accent tot mai mare pe convergența noilor tehnologii de comunicație. Importanța noilor tehnici va deveni tot mai mare în viitor, în condițiile în care creșterea productivității se va face tot mai mult pe seama eficienței comunicațiilor, în funcție de flexibilitatea, mobilitatea și interoperabilitatea echipamentelor de comunicații. Dezideratul este de a se asigura posibilitatea comunicării oricui, oriunde și oricând.

Comunicațiile multimedia devin din ce în ce mai puternice pe zi ce trece, pe baza progreselor importante în ceea ce privește gradul de disponibilitate a legăturilor de transmisie digitală, în procesarea semnalelor numerice, în dezvoltarea tehnologiilor VLSI și în cercetările din domeniul compresiei semnalelor audio-video. Tehnicile de compresie numerică au devenit un domeniu matur, care a condus la dezvoltarea unui mare număr de aplicații, ca: transmisiunile de televiziune numerică și de înaltă definiție, videoconferințele, aplicațiile video-on-demand, televiziunea interactivă, bazele de date multimedia, web-casting și alte aplicații Internet.

Videoclipurile digitale au devenit foarte populare și sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații, inclusiv DVD, televiziune digitală, HDTV, telefonie video și teleconferință. Aceste aplicații video digitale sunt fezabile datorită progreselor înregistrate în tehnologiile de calcul și comunicare, precum și al algoritmilor eficienți de compresie video. Majoritatea standardelor de comprimare video se bazează pe un set de principii care reduc redundanța video digital.

Videoclipul digital este în esență o secvență de imagini afișate progresiv în timp. Fiecare imagine a unei secvențe video digitale este o proiecție bidimensionala a lumii 3D. Videoclipul digital este astfel capturat ca o serie de imagini digitale sau eșantionat în spațiu și timp dintr-un

semnal video analogic.

Un cadru de video digital sau o imagine poate fi văzută ca o matrice bidimensionala de pixeli. Fiecare valoare a pixelilor reprezintă valorile de culoare și intensitate ale unei locații spațiale specifice la un moment dat. Spațiul de culoare roșu-verde-albastru (RGB) este de obicei folosit pentru capturarea și afișarea imaginilor digitale. Fiecare pixel este astfel reprezentat de componentele R, G și B. Matricea bidimensionala de pixeli care constituie o imagine este de fapt construita din trei matrice bidimensionale cu o matrice pentru fiecare dintre componentele RGB. O rezoluție de 8 biți per componentă este de obicei suficientă pentru aplicațiile tipice pentru consumatori.

Compresia video

Compresia video este un criteriu de selecție atunci când trebuie să alegi modelul potrivit de cameră de supraveghere, pentru că în acest fel se elimină surplusul de date video. Iar fișierul rezultat este chiar și cu 80% mai mic decât cel inițial. E știut faptul că ochiul uman percepe numai o parte din aceste informații iar compresia se folosește tocmai de acest aspect. Reduce tot ce se poate reduce ca volum de date așa încât imaginea rezultată să nu o vedem că fiind alterată. E de înțeles că fiind mai mic, fișierul se transmite mai ușor prin rețea și ocupă mai puțin spațiu în mediile de stocare.

Compresia video se realizează ținând cont de mai mulți factori: calitatea, spațiul hardware ocupat, costul blocurilor hardware folosite la decompresie etc. De aceea majoritatea materialelor video sunt comprimate folosind algoritmi cu pierderi. Compresia cu pierderi oferă la decompresie date diferite de cele originale, însă suficient de bune pentru a putea fi utilizate, pe când cea cu pierderi oferă la ieșire date identice pixel cu pixel cu cele originale. Aceasta este folosită pentru materiale multimedia destinate aproximativ tuturor domeniilor, ca de exemplu video-telefonia, media streaming-ul și, adeseori, în domeniul multimedia piratat.

Cele mai importante tehnici de compresie video sunt: interframe (între-cadre) și intraframe (în cadru). Compresia interframe realizează compresia cadrului actual prin comparație cu cadre anterioare sau viitoare, în ideea că aceste cadre conțin într-o foarte mare măsură aceeași informație, informație care poate fi copiată de la un cadru la altul. Se aplică materialului video care urmează doar a fi vizionat. Compresia intraframe realizează direct compresia cadrului, putând fi comparată cu compresia imaginilor. Se aplică materialului video care ulterior compresiei va suferi editări. În compresia video, există o multitudine imprersionantă de codecuri video, atît cu pierderi (lossy), cât și fără pierderi (lossless). Metodele de compresie de azi folosesc Transformata Cosinus Discretă (DCT), însă aceasta nu este singura, mai fiind uilizate și compresia fractală sau Transformata Wavelet Discretă (DWT).