Συμπίεση εικόνας και βίντεο

Συμπίεση εικόνας και βίντεο

Βασικές τεχνικές

Συμπίεση αρχείου ψηφιογραφικής εικόνας

• Συμπίεση χωρίς απωλεστικούς αλγορίθμους (LZW) 

• Συμπίεση με απωλεστικούς αλγορίθμους (JPEG)

Μη απωλεστική μέθοδος

Βασίζεται στην αποφυγή αποθήκευσης επαναλαμβανόμενων πληροφοριών σε μια ομάδα από pixel.

Το μέγεθος της συμπίεσης εξαρτάται από το εάν έχει η εικόνα πολλά pixels που είναι όμοια μεταξύ τους.

Τον αλγόριθμο αυτό χρησιμοποιούν οι εικόνες TIFF (*.TIF), και οι εικόνες PHOTOSHOP (*.PSD)

Poll

Για πιο λόγο να έχω μη απωλεστικό αλγόριθμο συμπίεσης σε εικόνα?

• Για να έχω τη μέγιστη ποιότητα στην εικόνα

• Για να έχω μεγαλύτερη συμπίεση στο αρχείο

Aπωλεστική μέθοδος

Σε αυτή την περίπτωση η λειτουργία του αλγορίθμου βασίζεται σε κάποιες ιδιαιτερότητες της ανθρώπινης όρασης και ειδικότερα στο εξής: Το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται λιγότερο τις μικροεναλλαγές στο χρώμα και την απόχρωση από τις αντίστοιχες στη φωτεινότητα και την αντίθεση.

Συμπίεση JPEG

Διαιρεί την εικόνα σε τετράγωνα των 64 pixel (8Χ8) και ενοποιεί χρωματικά τα pixel που έχουν παραπλήσια απόχρωση και ανάλογα με τον το βαθμό συμπίεσης που θα επιλέξουμε στη κλίμακα μπορούμε να επιτύχουμε μεγάλη συμπίεση (πολλές απώλειες) ή μικρή συμπίεση (λίγες απώλειες).

Poll

Τι ποσοστό συμπίεσης μπορώ να πετύχω με μικρή απώλεια στην ποιότητα σε μία εικόνα jpeg

• 2:1

• 5:1

• 10:1

• 50:1

Εντοπισμός παρόμοιων χρωματικά περιοχών

Poll

Μπορώ να επιλέξω το ποσοστό συμπίεσης σε μία εικόνα jpeg

• Ναι

• Όχι

Συμπίεση ψηφιακού βίντεο

coding / decoding ή codec

Υπάρχουν 2 στάδια συμπίεσης στο βίντεο

• Χωρική συμπίεση

• Χρονική συμπίεση

Χωρική συμπίεση

Είναι η συμπίεση που εφαρμόζεται σε κάθε καρέ (εικόνα) που έχει το βίντεο. Γίνεται συμπίεση jpeg όπως γίνεται και στις απλές εικόνες

Χρονική συμπίεση

Τεχνικές συμπίεσης που εκμεταλλεύονται τον τρόπο με τον οποίο μεταβάλλεται η πληροφορία μεταξύ διαδοχικών πλαισίων (καρέ)

Αποθήκευση μόνο αλλαγών ενδιάμεσων καρέ

Υπολογισμός της κίνησης μίας περιοχής του καρέ

Poll

Ποιο βίντεο θα συμπιεστεί περισσότερο

• Σκηνή από ένα σουτ στο ποδόσφαιρο

• Ένας παρουσιαστής που λέει ειδήσεις

• Καταδίωξη αυτοκινήτων σε μία πόλη

Ρυθμός συμπίεσης

Ανάλογα με το ποσοστό συμπίεσης προκύπτει το bitrate δλδ πόσα bit θα καταλαμβάνει ένα δευτερόλεπτο από το βίντεο

Στη χρονική συμπίεση έχουμε την δυνατότητα επιλογής σταθερού ρυθμού συμπίεσης (Constant Bit Rate) και μεταβλητού ρυθμού συμπίεσης (Variable Bit Rate)

Poll

Σε ένα βίντεο HD (1080) ενδεικτική τιμή bitrate είναι

• 1 Mbps

• 3 Mbps

• 30 Mbps

επίδειξη σε Youtube για codec και bitrate

Codec

• Advanced Video Coding (AVC, H.264, ή MPEG-4 Part 10).

• High Efficiency Video Coding (HEVC, H.265 ή MPEG-H Part 2)

• VP9 (ελεύθερος αλγόριθμος από την Google). Xρήση κυρίως από Youtube

• AV1 (ελεύθερος αλγόριθμος, κυρίως για streaming)

Containers (π.χ. AVI, MOV, MKV, WEBM)

• ροή βίντεο

• ροή ήχου

• μεταδεδομένα

• υπότιτλους