Slajd 1

Podział urządzeń

przetwarzających sygnał

analog video na video IP



Kamery IP (LAN , WiFi)



Web Serwery



Rejestratory i karty DVR



Telewizja cyfrowa (medium przesyłu)

- internetowa

- rozsiewcza naziemna

- satelitarna

Telewizja cyfrowa DV

urządzeniu odbiorczemu odbiór

wybranego programu

telewizyjnego lub radiowego oraz

danych.

System ten został opracowany dla

sygnałów poddanych kompresji

MPEG-2

ale jest na tyle otwarty, że

nowe efektywniejsze algorytmy

kompresji typu

MPEG-4

part10

(H.264)

mogą również być

stosowane do przetwarzania

obrazu i dźwięku.

DV (Digital Video)

To standard transmisji telewizji

cyfrowej przekazywanej z nadajników

naziemnych, satelit

i stacji czołowych telewizji kablowych.

Podstawą tego systemu jest strumień

transportowy (TS) zdefiniowany i

opisany w normie międzynarodowej

ISO/IEC 13818-1 . TS składa się ze

skompresowanych składowych wizji,

fonii i danych oraz tablic (PSI)

umożliwiających

Standardowa TV

DVB konwerter do analogowego TV

Rodzaje telewizji cyfrowej DV



DVB-S

Digital Video Broadcasting – Satellite - jest standardem

cyfrowej telewizji DVB nadawanej przez satelity.



DVB-S2

Digital Video Broadcasting - Satellite - Second Generation

- rozwinięcie standardu DVB-S, utworzone w 2003 roku, w marcu

2005 został uznany przez ETSI za jeden z standardów nadawania



DVB-T

Digital Video Broadcasting - Terrestrial - jest standardem

cyfrowej telewizji DVB nadawanej naziemnie. Jest to sposób

transmisji cyfrowych strumieni audio/wideo przy użyciu COFDM

czyli kodowanej transmisji OFDM. Do kompresji audio/wideo

przyjęto standard MPEG-2 oraz niedawno H.264



DVB

Digital Video Broadcast– standard cyfrowej telewizji.

Charakteryzuje się jakością obrazu i dźwięku porównywalną do

zapisu DVD (500i), pozwala na interaktywny odbiór, tj. włączenie

napisów w różnych językach oraz przełączenia języka ścieżki

audio. W standardzie DVB obraz i dźwięk przesyłane są w systemie

MPEG-2, tak jak w DVD. Oryginalna rozdzielczość PAL sygnału DVB

to 720×576.

Przepustowość w sieciach

komputerowych

Transmisja wizji wymaga

dużych przepustowości?

(przykładowo 1 klatka obrazu = 16

kBajtów =128 kbitów /s)



PSTN 56 kbitów/s 0,45 kl/s



ISDN 64 kbitów/s 0,5 kl/s



ISDN 128 kbitów/s 1 kl/s



ADSL 256 kbitów/s 2 kl/s



ADSL 512 kbitów/s 4 kl/s

A zatem kompresja !

Rozmiar zajmowanej

przestrzeni dysku, pamięci

Obraz

PAL

zwykle składa się

klatek na sekundę,

720

punktów w

poziomie i

576

punktów w pionie, a kolor każdego z tych punktów

opisany jest

bitami. Oznacza to, że każda 1 sekunda nie

skompresowanego obrazu w standardzie PAL ma wielkość prawie

megabajtów. Jak łatwo wyliczyć

1,5

godzinny film zajmie ponad

156

gigabajtów

Przykład obliczeń dla strumienia video

720 x 572 pixeli =414720 pixeli x 24 bity= 9953289 bitów

9953289 bitów = 1244160 Bajtów =1215 kB = 1,18 MB

1,18 MB jeden obraz /s

Złudzenie płynnego ruchu jest przy 25 obrazach /s

1,18 MB X 25 =29,5 MB / s lub ok.

236 Mb /s

A zatem kompresja !

Formaty zapisu obrazu i dźwięku

JPEG

(Joint Photographic Experts Group) W 1986 roku z inicjatywy

ISO oraz CCITT powstał zespół ekspertów , który zjednoczył wysiłki

różnych niezależnych grup.

JPEG to algorytm kompresji obrazu zaprojektowany do kompresji

obrazów pełnokolorowych lub w skali szarości przedstawiających

naturalne sceny .Nie działa zbyt dobrze z obrazami

nierealistycznymi, takimi jak kreskówki czy szkice oparte na

liniach. Jego odmiana to

Motion JPEG (ruchomy JPEG)

używana do

odtwarzania ruchomych obrazów

MPEG

(ang. Moving Picture Experts Group) - grupa robocza ISO/IEC

zajmująca się rozwojem standardów kodowania audio i wideo, a

także zatwierdzona przez ISO grupa powszechnie stosowanych

formatów zapisu danych zawierających

ruchomy obraz i dźwięk.

Jego działanie opiera się na zapisywaniu informacji tylko o

zmianach następujących w obrębie klatki w stosunku do sąsiednich

obrazów

Wersje formatu MPEG

MPEG-1

dotyczy kodowania sekwencji obrazu i dźwięku i jest

wykorzystywana w zapisie na dyskach kompaktowych.

MPEG-2

standard używany jest do zapisu filmów Video CD,

DVD i transmisji telewizji cyfrowej W roku 1994 pojawiła się

specyfikacja standardu MPEG-2, w którym maksymalna

rozdzielczość obrazu wynosi 1920x1152 punktów, a

prędkość transferu waha się między 3 a 130 Mb/s.

MPEG-3

Standard został zaprojektowany z myślą o telewizji

wysokiej rozdzielczości HDTV o przepływności od 20 do 40

Mbit. /s. Szybko okazało się że podobne rezultaty można

uzyskać modyfikując istniejący standard MPEG-2. Wkrótce

prace nad MPEG-3 zostały przerwane.

MPEG-4

jest przystosowany głównie do kompresji danych

strumieniowych (wideokonferencje), posiada

zaimplementowane funkcje ochronne przed błędami

przesyłu.

Dalszy rozwój technik kompresji

AVC (ang. Advanced Video Coding)

Standard kodowania sekwencji wizyjnych o

bardzo małych przepływnościach, przyjęty w roku

2003 jako 10 część standardu ISO MPEG-4 oraz

jako rekomendacja ITU-T H.264. Projekt x264

zajmuje się stworzeniem otwartej implementacji

tego kodeka.

Efektywność kompresji kodera

AVC

dzięki

wprowadzeniu nowych rozwiązań jest o wiele

większa niż poprzednich standardów:

MPEG-1,

MPEG-2 czy MPEG-4 ASP

Algorytm Motion-JPEG Idea jego działania polega na

osobnej kompresji każdej z klatek filmu przy użyciu

algorytmu JPEG



AVI (ang. Audio Video Interleave)

to kontener danych

audiowizualnych. Został

wprowadzony w roku 1992 przez

firmę Microsoft jako element

strategii przystosowania systemu

Windows do obsługi multimediów,

stanowiący część technologii

Video for Windows.



Najczęściej stosowane w nim

formaty kompresji obrazu to XviD,

DivX, Intel Real Time Video, Indeo,

Cinepak,

MJPEG

Editable MPEG,

VDOWave, Clear Video/Real Video,

QPEG, MPEG-4



Np. YUV

4:2:2

jest to forma

proporcji i oznacza, stosunek

częstości próbkowania luminacji

do częstości próbkowania obu

sygnałów różnicowych koloru

(chrominancji).

Podstawowe algorytmy obróbki obrazu



Podpróbkowanie chrominancji

Standard

RGB

to 8-bitowe wartości informujące o

nasyceniu punktu kolorami: czerwonym (red), zielonym

(green) oraz niebieskim (blue)

Standard

YUV

to luminancja (jasność, oznaczenie Y) oraz

chrominancja (unikatowy kolor, oznaczenie U i V).

Jak wykazały badania, informacja kolorystyczna ma

mniejsze znaczenie dla ludzkiego oka, dlatego stosuje się

"podpróbkowanie" - najczęściej na każde 2x2 punkty

luminancji przypada zaledwie jeden punkt chrominancji U

i jeden V.



Kodowanie transformatowe:

- dyskretna transformata cosinusowa (FDCT),

- odwrotna dyskretna transformata cosinusowa

(IDCT -

Inverse )

Obraz każdej klatki dzielony jest na bloki o wielkości 8x8

punktów, dokonuje się operacji matematycznej nazywanej

transformatą cosinusową, która informację o 64 punktach

pozwala zapisać na zaledwie kilku liczbach bez zauważalnej

straty jakości.

Podstawowe algorytmy obróbki obrazu



Kodowanie Huffmana

Informacja o wektorach ruchu i współczynnikach

DCT jest kodowana kodem Huffmana. Wartości

bardzo prawdopodobne są reprezentowane przez

krótsze ciągi zer i jedynek, a mało prawdopodobne -

przez dłuższe.

Ma to na celu zmniejszenie objętości

macierzy.



Kompensacja ruchu

Zamiast podawania w każdej klatce informacji o

każdym pikselu, podaje się dane o pikselach, które

zmieniły swoje cechy. Dla każdego makrobloku

(16x16 punktów) oblicza się wektor, wskazujący na

miejsce w klatce odniesienia (najczęściej jest to

poprzednia klatka filmu), które jest najbardziej

podobne do kodowanego makrobloku. Do odbiornika

przesyła się wartość wektora i różnicę względem

"podobnego" makrobloku. Ta operacja pozwala na

ogromną redukcję przesyłanych danych.

Aplikacje współpracujące z

urządzeniami przetwarzania obrazu

Zadania aplikacji :

- dostarczanie jednego lub więcej źródeł

obrazu do obserwatora,

- archiwizacja przechwytywanych obrazów,

- obróbka obrazów mająca na celu

dostarczenie istotnych informacji

obserwatorowi

Document Outline