алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока
TRANSCRIPT
![Page 1: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/1.jpg)
АЛГОРИТМ ФРАГМЕНТАРНОГО
СЖАТИЯ ВИДЕОПОТОКА
Огнев И.В., Огнев А.И., Горьков А.Г.
Москва, 2012 г.
![Page 2: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/2.jpg)
Постановка задачи
Разработать эффективный
алгоритм сжатия видеопотока без
потерь
Провести исследования
разработанного алгоритма
Выбрать параметры алгоритма,
максимизирующиекоэффициент
сжатия
![Page 3: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/3.jpg)
Основные определения
Термин Определение
Видеопоток Массив кадров
КадрНабор всех видимых пикселей и их яркостей в
конкретный момент времени
Пиксел Минимальная единица изображения
Окно Прямоугольная область n1*n2 пикселей
Фрагмент Часть кадра, ограниченная окном
РазностьРезультат выполнения операции исключающее
ИЛИ над двумя фрагментами
База данных разностейНабор всех разностей, встретившихся в
видеопотоке
Код разностиПрефиксный код, позволяющий однозначно
идентифицировать разность
![Page 4: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/4.jpg)
Структура видеопотока
![Page 5: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/5.jpg)
Основные методы сжатия
видеопотока
Независимое сжатие кадров
Кодирование межкадровых
изменений
Алгоритм фрагментарного
кодирования
![Page 6: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/6.jpg)
Характеристики
видеопотока
Характеристика Выбранное значение
Частота кадров 24 кадра в секунду*
Развѐртка Прогрессивная
Соотношение сторон 3/4*
Разрешение QVGA (320/240)*
Цветовое разрешение 4 bpp
* Алгоритм нечувствителен к данному параметру
![Page 7: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/7.jpg)
Алгоритм сжатия
видеопотока
Формирование базы элементов
• Для всех окон вычисляются элементы, реально встречающиеся в видеопотоке
Построение коротких кодов
элементов
• Для полученных элементов строится кодовое дерево
Кодирование фильма
• Для каждого окна соответствующий элемент кодируется полученным коротким кодом
![Page 8: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/8.jpg)
Формирование базы
разностей
Формирование баз кадровФормирование локальных
баз разностейФормирование общей
базы разностей
![Page 9: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/9.jpg)
Формирование базы кадра
(1)
Кадр N Кадр N+1
![Page 10: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/10.jpg)
Формирование базы кадра
(2)
База кадра
Окно Разность Кол-во
1 0 1
2 0 1
3 0 1
4 Р4 1
5 Р5 1
6 Р6 1
7 0 1
… 0 1
13 Р13 1
14 Р14 1
15 Р15 1
16 0 1
… 0 1
54 0 1
Уплотнѐнная база
кадраРазность Кол-во
0 48
Р4 1
Р5 1
Р6 1
Р13 1
Р14 1
Р15 1
![Page 11: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/11.jpg)
Формирование ЛБР
![Page 12: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/12.jpg)
Формирование общей базы
разностей
Общая база разностей получается из локальных
баз путѐм их объединения. Т.к. объѐм баз не
позволяет хранить их в ОЗУ, необходимо
использовать специальные алгоритмы,
оптимизированные для работы с диском.
![Page 13: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/13.jpg)
Последовательные
слияние ЛБР
К достоинствам данного
алгоритма слияний
относится простота
реализации и возможность
оценить скорость роста базы.
Главным недостатком
является дополнительный
расход времени на
копирование постоянной
части базы.
![Page 14: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/14.jpg)
Сбалансированные
слияния ЛБР
Метод сбалансированных
слияний чуть сложнее в
реализации и не позволяет
увидеть динамику роста
общей базы разностей, но
накладные расходы на
копирование баз значительно
уменьшены.
![Page 15: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/15.jpg)
Структура закодированного
фильма
Объѐм сжатого складывается из двух составляющих: база
данных элементов и короткие коды элементов
![Page 16: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/16.jpg)
Коэффициент сжатия
N1,N2 – Размеры кадра
n1,n2 – Размеры окна
M – Количество кадров в фильме
bpp – Глубина цвета
Nбазы – Количество уникальных разностей
pi – частота i-ого элемента базы
![Page 17: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/17.jpg)
Эффективное представление
базы разностей
Вместо самой базы разностей можно передавать кодовое дерево.
Это позволит значительно уменьшить объѐм передачи
![Page 18: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/18.jpg)
Повышение степени сжатия
В формуле Kсжатия все параметры кроме n1,n2
являются константами, поэтому степень сжатия
конкретного фильма может меняться только при
изменении конфигурации (размера и геометрии)
фрагмента.
![Page 19: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/19.jpg)
Оценка вида функции
сжатия
![Page 20: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/20.jpg)
Типы анализируемых
фильмов
Тип фильма Описание
Студийные съѐмки Все съѐмки происходят в одном
или нескольких помещениях.
Кардинальная смена сцены
происходит сравнительно
редко.
Видовые съѐмки Съѐмки природы с множеством
маленьких движущихся
объектов. Частая смена сцены.
Мультфильмы Однообразный фон.
Сравнительно простая
анимация. Редкая смена сцены.
![Page 21: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/21.jpg)
Студийные съѐмки
![Page 22: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/22.jpg)
Видовые съѐмки
![Page 23: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/23.jpg)
Мультфильмы
![Page 24: алгоритм фрагментарного сжатия видеопотока](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020123/55a175a81a28ab98468b45dc/html5/thumbnails/24.jpg)
Результаты
• Предложен новый эффективный алгоритм
сжатия видеопотока без потерь
• Выполнена оценка эффективности
предложенного алгоритма
• Произведена оптимизация параметров
алгоритма с целью повышения коэффициента
сжатия