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Medien- Technik Digitales Video Prinzip: Sequenz Digitaler Einzelbilder mit eingestreuten Ton-Samples.AVI.MOV.MPG.

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Präsentation zum Thema: "Medien- Technik Digitales Video Prinzip: Sequenz Digitaler Einzelbilder mit eingestreuten Ton-Samples.AVI.MOV.MPG."—  Präsentation transkript:

1 Medien- Technik Digitales Video Prinzip: Sequenz Digitaler Einzelbilder mit eingestreuten Ton-Samples.AVI.MOV.MPG

2 Medien- Technik

3 Medien- Technik Überblick (digitale) Fernsehstandards USA Grand Alliance HDTV MPEG-2 Dolby AC-3 Europa European DVB Project DTVB (terrestrisch) ETS (Sat.) ETS (Kabel) DTVB: HDTV, mehr Programme, mobil & handheld, Telefonie/Computer

4 Medien- Technik MPEG MPEG-1 Zielsetzung: Video auf CD n 1,15 - 1,5 Mbit/sec n SIF 352 * 288 Pixel n max. 30 f/s n non-interlaced MPEG-2 Viele Formate, hohe Kompression n p64 / H.261 n PAL / NTSC n Main profile at Main Level bis 15MBit/sec n Multiplexing MPEG-3 n HDTV MPEG-4 n Very low bitrate MPEG-7 n Multimedia & Video MPEG-1 PAL 1,7 MB MPEG-1 VideoCD 1,9MB MPEG kB AVI 27MB

5 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 MBit/s Interlace nein ja Ton 2-Kanal Surround-Sound mgl. Unterschiede MPEG 1 und MPEG 2

6 Medien- Technik MPEG-Prinzip Intraframe- Komprimierung innerhalb eines Bildes Interframe- Komprimierung über mehrere Bilder DCT mit vorgegebener Quantisierungs- matrix VLC mit fester Tabelle

7 Medien- Technik I-Frames, Intra-Frames P-Frames, Predicted Frame I-Frame wie JPEG komprimieren += Vorhersagefehler (Differenz) JPEG komprimieren P-Frame := I-Frame+ Prediction Error

8 Medien- Technik Bewegungsabschätzung Woher kommt dieser Block ?

9 Medien- Technik Bewegungsvektoren ermitteln Blockmatching Probieren innerhalb eines Nahbereichs Mean Absolute Error Full Search (Hoher Aufwand, 30 GOPS bei 720*480, Nahbereich 15) bis auf Halbpixel-Ebene Hierarchische Verfahren auf verkleinerten Bildern suchen Parallele Verfahren 0,8 - 1 GOPS

10 Medien- Technik Die zweidimensionale logarithmische Suche (TDL) 1. 5 rote Blöcke (im Abstand d/2) untersuchen, falls beste Übereinstimmung in der Mitte, halbiere d und wiederhole Ansonsten um den besten Punkt kruzförmig weiter.

11 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

12 Medien- Technik Die orthogonale Suche (OSA) Beginne mit 3 Blöcken horizontal Um den besten vertikal Verringere Schrittweite, beim besten horizontal weiter

13 Medien- Technik One-at-a-Time Suchalgorithmus (OTS) Suche solange in x-Richtung, bis davor und dahinter schlechtere Übereinstimmung Jetzt vertikal weiter.

14 Medien- Technik Die kreuzweise Suche (CSA) Wie logarithmische Suche, nächster Schritt jedoch X-förmig um beste Übereinstimmung mit halber Schritt- weite.

15 Medien- Technik Bidirektionale Prädiktion I = Intra-Frame P = Predictive Frame B = Bidirektionaler Frame Buchempfehlung: Haskell/Puri/Netravali Digital Video An Introduction to MPEG-2

16 Medien- Technik Flußbild Motion Estimation Makroblöcke 16*16 Pixel Falls Block mit Vorgänger ähnlich: Standbild Sonst verschobenen Block suchen Bezugsblock-gefundenem Block

17 Medien- Technik MPEG Bit-Stream Sequenz-Schicht Header (Magic number, Bildgröße, Seitenverh., f/s, Bitrate n*400, Buffer size, Intra-,nonintra- Quantisierungsmatrizen GOP-Schicht Header (Magic number, Timecode 1. Bild), beginnt mit I- oder B- Frame,endet mit I- oder P- Frame Einzelbild-Schicht Header (Magic number, Bildnummer i. Gruppe, Bildtyp I, B, P, D, Max. Vektorgröße Slice-Schicht Header (Magic number, vertikale Position) Makroblock-Schicht Header (Magic number, Füllbits, MB-Typ (I,B,P), Quantisierungsfaktor) Block-Schicht variable Länge, markiert durch EOB, kann Nullblock sein

18 Medien- Technik Differenzbilder zum Ausgangsbild Differenzen Bild:Bild intracodiert vorwärtsgeschätzt bidirektional interpoliert übersprungen I B B P

19 Medien- Technik Quelle:

20 Medien- Technik MPEG 4 Tools n Kompressionsverfahren n Video/Audiosynchronisation n Bewegungsabschätzung n usw. Algorithms n DCT-Verfahren n Code Excited Linear Prediction n usw. MSDL: MPEG-4 Syntax description Language NSHC: Synthetic and Natural Hybrid Coding Flexibility n 0: fixed set of tools & algorithms n 1: configurable fixed set n 2: downloadable set & configuration Profile Konfiguration von Tools, Algorithmen Conformance Points Standardkonfigurationen (z.B. MPEG-1) Level constraints & performance criteria

21 Medien- Technik MPEG 4 Grundlegende Funktionalitäten n Synchronisation versch. Datenströne (Audio, Video, etc.) n Zusätzliche Datenkanäle n Virtuelle Kanaldefinition n Geringe Verzögerung n Interaktive Benutzereingriffe n Übertragbar über verschiedene Medien n Verschlüsselung, Authentifizierung etc. n Multipoint-Fähigkeit n Anpassbarkeit von Audio-, Bitrate, Qualität n Low-Level Modus

22 Medien- Technik MPEG 4 Medienobjekte (natürlich, synthetisch) Video-Objekt Audio-Objekt Koordinatensystem Backchannel Streaming Media

23 Medien- Technik MPEG 4 Delivery Multimedia Integration Framework

24 Medien- Technik H.261 Bildtelefonie Common Intermediate Format CIF Y/CC-Anordnung 4 Schichten

25 Medien- Technik H.261-Encoder Intraframes Interframe MC nach Bedarf MC +/- 15 Pixel Loop Filter gegen Fliegenschiß

26 Medien- Technik Vorlesung Medientechnik WS 1999/2000 Dr. Manfred Jackel Studiengang Computervisualistik Institut für Informatik Universität Koblenz-Landau Rheinau Koblenz © Manfred Jackel WWW:www.uni-koblenz.de/~jklwww.uni-koblenz.de/~jkl mtech.uni-koblenz.de Literatur zu diesem KapitelHyperlinks zu diesem KapitelGrafik-Quellen


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