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MPEG-2 y video casero

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Observaciones preliminares

En el "mundo MPEG" se acostumbra expresar la velocidad del flujo de datos de vídeo no en megabytes/seg, sino en kilobits/seg. Para no mezclar diferentes velocidades, todos los demás valores se indican en kilobits/seg.

Cada uno tiene diferentes requisitos de calidad. Esto se ve claramente en el "mundo del audio": los jóvenes (de cierto tipo, no profundizaré en la clasificación ...) escuchan boomboxes de 200 dólares a un volumen salvaje y "destacan", y los audiófilos escuchan un boombox de 2000 dólares. sistema de componentes y suspiro: "la parte superior no es lo suficientemente transparente en el medio". Lo mismo ocurre con el video, por lo que todas las calificaciones de calidad siguientes reflejan mi opinión personal sobre la "tetera avanzada" y no tengo la intención de entrar en ninguna disputa ni con los "lamers" ni con los "profesionales". También simplifiqué deliberadamente la "teoría" y no me enseñé qué es "realmente" la codificación MPEG-2.

Experimentos con JPEG. comienzo

Experimentar con películas reales lleva una cantidad considerable de tiempo, por lo que los patrones básicos son mucho más rápidos y fáciles de ilustrar con imágenes fijas. Tome un TIFF de alta calidad "sin comprimir", "natural" (por ejemplo, un paisaje), con una cantidad suficiente de bordes nítidos y pequeños detalles, de aproximadamente 600x800 de tamaño (para verlo en la pantalla en modo 100%). En él, el color de cada punto está codificado por separado, "para ser honesto". Ésta es la calidad máxima (de referencia) dentro del modelo de color de 24 bits. Pero el ojo humano tiene algunas peculiaridades y no percibe toda la información, por lo que es posible eliminar (¡para siempre!) parte de los datos sin una pérdida notable de calidad (formato JPEG).

En Photoshop o incluso en ACDSee, intente comprimir la imagen con diferentes parámetros de "calidad" y encuentre la relación entre los tamaños del archivo original y JPEG, en el que la distorsión es aún casi imperceptible. Obtendrá un coeficiente en el rango de 10 a 25, dependiendo de la imagen y su "rigor". A mayor compresión, los artefactos se notan claramente (halos de colores, estructura cuadrada), pero en dinámica esta "desgracia" también se mueve... Ahora comprime con otro programa. Lo más probable es que no haya una diferencia notable en el valor del coeficiente umbral. Máximo - 10-20%. Me atrevo a decir que es imposible (y en el futuro) aumentar este coeficiente en ocasiones: los milagros no suceden, la información no desaparece por ningún lado, es imposible encajar toda la riqueza del paisaje en unos pocos bytes ... A todos los juguetes fractales les gusta mostrarse en imágenes originales especialmente seleccionadas, y aquí se habla de una imagen aleatoria y arbitraria.

¿Qué sigue de aquí para el vídeo? La resolución de la señal de video está determinada por el estándar de televisión, su análogo "computador" es de aproximadamente 720x576. A partir de aquí, a 25 fotogramas por segundo, obtenemos aproximadamente 250 kbps (vídeo "sin comprimir"). Aplicar a cada fotograma JPEG con el mismo factor "seguro" de 000 a 10. Obtenemos 25-10000 kbps (según el original). Como sabes, el formato DV es análogo a la compresión JPEG y su flujo es 25000 (¿sabes? - sin duda para cualquier original). Por lo tanto, en la mayoría de los casos, una mayor compresión cuadro por cuadro del formato DV no es práctica, porque conduce a artefactos notables.

Por qué MPEG es más compacto y qué se necesita para ello

¿Resulta que 20000-30000 kbps es el límite? Son de 3 a 4 minutos en un CD-R y de 20 a 30 minutos en un DVD. Estrictamente hablando, para cualquier imagen arbitraria de fotogramas independientes entre sí, ¡SÍ! Pero ¿qué pasa con la excelente calidad del DVD (5000-8000)? Respuesta: en películas reales, los fotogramas consecutivos suelen ser interdependientes y el formato MPEG lo utiliza. En términos generales, no comprimimos cada cuadro en JPEG, sino la diferencia entre cuadros adyacentes. Dado que en las películas profesionales la cámara siempre está montada sobre un trípode o sobre raíles, a menudo los cambios de fondo son insignificantes o monótonos y, por tanto, fáciles de captar. Las escenas dinámicas (explosiones, etc.) suelen "quitar" velocidad a las escenas "tranquilas" gracias al uso de una tasa de bits variable...

Imaginemos cómo se ve un cuadro de diferencia para un objeto que se mueve sobre un fondo estacionario (usando un trípode). Obviamente, todo el fondo es un plano sólido (negro en el modelo RGB), y sólo una pequeña parte del marco ("objeto") tiene un color que contrasta con el fondo. Volvamos a experimentar con archivos JPEG en Photoshop. Elija una imagen similar usted mismo y pruébela; los resultados son impresionantes... Entonces, tomé una imagen de Berlín (un fragmento de una fotografía del álbum "Europa-98"): un fondo sólido (cielo) y una pequeña objeto contrastante. Dimensiones 720x546. Se parece a esto:

Luego, lo comprimí en JPEG para que los artefactos comenzaran a aparecer. Resultó 12K. Después de eso, se realizó el mismo tipo de operación tres veces: el filtro "agregar ruido" (con diferentes valores de ruido) se aplicó a la imagen original (sin comprimir) y luego se comprimió a JPEG para que resultara en 12K. Fragmentos de lo sucedido:

Puede ver claramente qué artefactos "salvajes" aparecen en la imagen ruidosa después de la compresión. No es muy bueno en fragmentos, pero en todo el cuadro (o mejor, en varios) se puede ver que incluso el ruido de 20 unidades en una imagen sin comprimir prácticamente no es molesto. De alguna manera, nuestros ojos lo filtran y todavía imaginamos claramente qué tipo de objeto es (lo mismo sucede cuando miramos una vieja cinta VHS o escuchamos un casete en una grabadora). Por el contrario, los artefactos de compresión, las rayas y los cuadrados ásperos son molestos y el ojo "no quiere acostumbrarse a ellos". Para que los artefactos no crezcan con el ruido, hay que cosechar no del mismo tamaño, sino con la misma "calidad". Luego, las dimensiones crecen notablemente a medida que aumenta el ruido. En este ejemplo, con el mismo parámetro "calidad", se obtuvo aproximadamente la siguiente línea de tamaño: 12:24:36:48.

¿Qué significa esto para el vídeo? Sólo el hecho de que el valor de la tasa de bits en sí no es garantía de alta calidad; mucho depende de la calidad del material de origen. Por ejemplo, si el material original contiene ruido, entonces para evitar artefactos, debes aumentar la tasa de bits varias veces...

En condiciones ideales para la producción profesional de DVD, MPEG-2 proporciona una ganancia (sobre JPEG) de aproximadamente 4 a 5 veces (llamémoslo "MPEG-aditivo"). Una vez más, formulamos estas condiciones ideales en forma de tabla:

Admito la idea de que una mayor mejora de los algoritmos aumentará el "suplemento MPEG" una vez y media, pero probablemente no más. Por cierto, a pesar de las exageraciones, MPEG4 es ligeramente mejor que MPEG2: un 10 por ciento a altas tasas de bits. Y los notorios compactos DivX, con toda honestidad, nadie los llamará calidad de DVD real.

¿Y qué sucede en la práctica?

La práctica demuestra que el vídeo "casero" grabado con cámaras de aficionados (debido al incumplimiento de las condiciones anteriores, principalmente debido al ruido y las sacudidas) es aproximadamente el doble de malo que el vídeo profesional, es decir. con la misma calidad debería ocupar el doble de volumen.

Los datos obtenidos se pueden presentar fácilmente en forma de tabla.

Conclusiones y consejos

1. Si un melodrama de marca cabe en una hora en un CD-R, esto no significa que puedas rellenar tus tomas panorámicas de paisajes y arquitectura con pequeños detalles, tomadas en la computadora de mano con una cámara móvil barata desde la ventanilla de un autobús ... Más precisamente , puedes, pero solo 10 minutos o la peor calidad.
2. MPEG no es un medio de almacenamiento. En el mejor de los casos, es la demostración definitiva (DVD). Es poco probable que sea posible volver a montarlo sin mayores pérdidas. Para almacenar originales, las videocasetes digitales (miniDV, D8) son mejores y más fáciles y, a menudo, incluso más baratas.
3. MPEG4/DivX no es una panacea y sólo es adecuado para escenas muy "suaves" ("bebés lentos" en primeros planos, etc.) No supone una diferencia revolucionaria con respecto a MPEG2. Una pequeña mejora cuantitativa...
4. ...y es por eso que si tus obras maestras son cortas (10-15 minutos), pero todavía no puedes esperar para grabarlas en un disco, no las guardes en discos (escupe en DivX), sino presiónalas inmediatamente en MPEG2. con una tasa de bits de 6000-8000 (incluido el formato .n "compatible con DVD"). Más adelante, cuando compre un DVD-RW, podrá crear fácilmente un DVD completo basado en estos clips sin volver a codificarlos y, por lo tanto, sin perder más calidad.
5. Por cierto, el DVD-R ya no es un lujo. Un dispositivo cuesta menos de 100 dólares, un buen disco cuesta menos de 2 dólares, un disco "simple" cuesta menos de 1 dólar.
6. La cosecha en MPEG2 se realiza mejor con CanopusPr °Coder.
7. Si planea tomar sus propias fotografías en MPEG, es útil recordar la tabla de "condiciones ideales" con más frecuencia: compre y aprenda a usar un trípode y / o un trípode de hombro, no haga "saltos" bruscos con la cámara. , no te dejes llevar por el enfoque manual prolongado, presta atención a la iluminación, etc. P...

Autor: Afanasenkov M.A; Publicación: pctuner.ru

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