Komprese videa ( anglicky Video komprese ) je technologie pro digitální kompresi televizního signálu, která umožňuje snížit množství dat používaných k reprezentaci toku videa . Komprese videa vám umožňuje efektivně snížit tok požadovaný pro přenos videa přes vysílací kanály , zmenšit prostor potřebný k ukládání dat na médium. Nevýhody: při použití ztrátové komprese se objevují charakteristické, někdy jasně viditelné artefakty - například blokování (rozdělení obrazu na bloky 8x8 pixelů), rozmazání (ztráta malých detailů obrazu) atd. Existují také způsoby, jak video komprimovat beze ztráty, ale ode dneška data dostatečně nesnižují.
Video je v podstatě trojrozměrné pole barevných pixelů . Dva rozměry znamenají vertikální a horizontální rozlišení snímku a třetí rozměr je čas. Rámeček je pole všech pixelů viditelných kamerou v daném čase, nebo jednoduše obrázek. U videa jsou možné i tzv. poloviční snímky (viz: prokládání ).
Komprese by nebyla možná, pokud by byl každý snímek jedinečný a uspořádání pixelů bylo zcela náhodné, ale není tomu tak. Proto je možné komprimovat za prvé samotný obraz - například fotografie modré oblohy bez slunce je ve skutečnosti redukována na popis hraničních bodů a gradientu výplně . Za druhé, můžete komprimovat podobné sousední snímky. Algoritmy komprese obrazu a videa jsou nakonec podobné, pokud video považujeme za trojrozměrný obraz s časem jako třetí souřadnicí.
Kromě ztrátové komprese lze videa komprimovat také bezeztrátově . To znamená, že při dekompresi bude výsledek přesně (bit po bitu) stejný jako originál. S bezztrátovou kompresí je však nemožné dosáhnout vysokých kompresních poměrů na skutečném (nikoli umělém) videu. Z tohoto důvodu je téměř veškeré široce používané video ztrátově komprimované (včetně spotřebitelských digitálních videodisků , webů pro hostování videa a satelitního vysílání). Webové stránky někdy používají jednoduché formáty GIF a APNG pro malé klipy bez zvuku .
Jednou z nejvýkonnějších technologií pro zvýšení kompresního poměru je kompenzace pohybu . U jakéhokoli moderního systému komprese videa využívají následující snímky ve streamu podobnost oblastí v předchozích snímcích ke zvýšení kompresního poměru. Vzhledem k pohybu jakýchkoliv objektů v záběru (nebo samotném fotoaparátu) však bylo využití podobnosti sousedních snímků neúplné. Technologie kompenzace pohybu umožňuje najít podobné oblasti, i když jsou posunuté vzhledem k předchozímu snímku.
Analogové principy komprese videosignálu, založené na vlastnostech lidského zraku , jsou známy již od nástupu televize jako takové a svého vrcholu dosáhly v kompatibilních barevných televizních systémech NTSC , SECAM a zejména PAL . Právě díky kompresi dat bylo možné přenést barevný obraz s rozkladem 625 řádků ve frekvenčním pásmu původně určeném pro standard rozkladu 441 řádků. V analogových systémech byla k tomuto účelu využita čárová vlastnost spektra televizního signálu a snížení jasu a barevné citlivosti oka v zóně jemných detailů. Bylo tak možné přenést maximum informací v nízkofrekvenční části spektra televizního signálu (velké detaily obrazu), ale odříznout vysokofrekvenční část spektra bez výraznější ztráty kvality obrazu a ponechat pouze první harmonické signálů v něm, nesoucích informace o jemných detailech. Informace o barevné složce byla podrobena ještě většímu frekvenčnímu omezení a navíc bylo její spektrum posunuto tak, aby harmonické horizontálních frekvenčních signálů nesoucích barevnou informaci byly v intervalech mezi harmonickými jasového signálu. Metody digitální komprese videa se objevily téměř současně s příchodem ADC schopných pracovat na video frekvenci a procesorů schopných provádět aritmetické operace na přibližně trojnásobku video frekvence. Taková zařízení se začala vyrábět na začátku 80. let.
Níže uvedená tabulka ukazuje částečnou historii vývoje mezinárodních standardů pro kompresi videa.
| Rok | Standard | Vydavatel | aplikace |
|---|---|---|---|
| 1984 | H.120 | ITU-T | |
| 1988 | H.261 | ITU-T | videokonference, videokonference |
| 1993 | MPEG-1 část 2 | ISO , IEC | Video CD |
| 1995 | H.262/MPEG-2 část 2 | ISO , IEC , ITU-T | DVD Video , Blu-ray , digitální video vysílání , SVCD |
| 1996 | H.263 | ITU-T | videokonference, videokonference, video v mobilních telefonech ( 3GP ) |
| 1999 | MPEG-4 část 2 | ISO , IEC | video na internetu ( DivX , Xvid ...) |
| 2003 | H.264/MPEG-4 AVC | Sony , Panasonic , Samsung , ISO , IEC , ITU-T | Blu-ray , HD DVD , digitální video vysílání , Apple TV |
| 2009 | VC-2 (Dirac) | OIC&T | video na internetu, HDTV vysílání, UHDTV |
| 2013 | H.265 | ISO , IEC , ITU-T |
Na konci roku 2011 téměř všechny algoritmy komprese videa (například standardy přijaté ITU-T nebo ISO ) používají diskrétní kosinovou transformaci (DCT) nebo její modifikace k odstranění prostorové redundance. Předmětem výzkumu byly také další metody, jako je fraktální komprese a diskrétní vlnková transformace , ale nyní se obecně používají pouze pro kompresi statických obrázků.
Použití většiny kompresních metod (jako je diskrétní kosinová transformace a vlnková transformace) také vyžaduje použití kvantovacího procesu. Kvantování může být buď skalární nebo vektorové, nicméně většina kompresních schémat v praxi používá skalární kvantování díky své jednoduchosti.
Moderní digitální televizní vysílání se stalo dostupným díky kompresi videa. Televizní stanice mohou vysílat nejen video ve vysokém rozlišení ( HDTV ), ale také několik TV kanálů v jednom fyzickém TV kanálu (6 MHz).
Zatímco většina videoobsahu se dnes vysílá pomocí standardu komprese videa MPEG-2 , v televizním vysílání se již používají novější a účinnější standardy komprese videa, jako je H.264 a VC-1 .
| Kompresní metody | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teorie |
| ||||||
| Bezztrátový |
| ||||||
| Zvuk |
| ||||||
| snímky |
| ||||||
| Video |
| ||||||
| Komprese videa | |
|---|---|
| Doporučení ITU-T | |
| normy ISO / IEC |
|
| standardy SMPTE | |
| MPEG-4 kodeky |
|
| Bezztrátový |
|
| Digitální kino | |
| Jiné kodeky | |
| viz také | |