Хорошо

Видеостандарт MJPEG

23 0 0 0

MJPEG (Motion JPEG) — покадровый метод видеосжатия, основной особенностью которого является сжатие каждого отдельного кадра видеопотока с помощью алгоритма сжатия изображений JPEG.


При сжатии методом MJPG межкадровая разница не учитывается.


Области применения

MJPEG широко применяется в следующих областях:


Веб-камера

нелинейный видеомонтаж;

IP-камеры;

Системы видеонаблюдения;

Цифровые фотоаппараты;

M-JPEG имеет встроенную поддержку в QuickTime Player, консоли PlayStation и браузерах, таких как Safari, Google Chrome и Mozilla Firefox.

Кодирование

Motion JPEG использует внутрикадровое сжатие с потерями на основе дискретного косинусного преобразования (ДКП). Эта математическая операция преобразует каждый кадр/поле изображения из пространственной области в частотную. Психовизуальная модель, основанная на особенностях восприятия изображений человеком, использует обычно грубое квантование высокочастотной составляющей изображения и более аккуратное квантование низкочастотной составляющей, снижая тем самым точность передачи резких переходов яркости и оттенков цвета. Квантованные коэффициенты ДКП без потерь упаковываются в выходной битовый поток с использованием кодов Хаффмана либо с помощью арифметического кодирования. Почти все программные реализации MJPEG позволяют пользователям контролировать степень сжатия (а также другие параметры) и достигать компромисса качества изображения и размера файла. При аппаратных решениях параметры кодирования, как правило, предварительно выбраны и зафиксированы.


Заголовок каждого кодированного MJPEG обычно соответствует стандарту JPEG, однако, допустимыми являются некоторые несоответствия стандарту. Так, например, в нём может отсутствовать маркер DHT, определяющий таблицы для хаффмановского декодирования. В этом случае в процессе декодирования следует использовать таблицы, приведённые в разделе K.3 стандарта JPEG (CCITT Rec. T.81).


В MJPEG применяется схема только внутрикадрового сжатия (по сравнению с более сложными схемами вычисления с межкадровым сжатием). В то время, как современные видеоформаты с межкадровым сжатием, такие как MPEG1, MPEG2, H.264/MPEG-4 AVC и им подобные, достигают в среднем степени сжатия 1:50 и более, отсутствие в MJPEG межкадрового сжатия, как правило, не позволяет получать коэффициенты сжатия, превосходящие 1:20, в зависимости от допустимости пространственных искажений в декодированных кадрах видеопоследовательности. Так как кадры сжимаются независимо друг от друга, MJPEG требует меньше вычислительных ресурсов и оперативной памяти на этапе кодирования. Однако, декодирование MJPEG может оказаться более затратным, чем при использовании межкадрового сжатия, поскольку, во-первых, предполагает полное декодирование в MJPEG каждого макроблока изображения, тогда как при использовании схем с межкадровым сжатием часть макроблоков, помеченных как «skip», не декодируется, а берётся из предыдущих кадров. Во-вторых, время выполнения процедур хаффменовского декодирования и обратного ДКП зависит от информационной насыщенности декодируемого макроблока изображения, которая при отсутствии межкадрового сжатия оказывается значительно большей, чем при его наличии (в первом случае декодируется полное изображение, во втором — разностное, то есть не само изображение, а лишь его отличие от предсказанного по предыдущим кадрам).


При внутрикадровой схеме сжатия в MJPEG качество изображения зависит непосредственно от статической (пространственной) сложности каждого видеокадра. Кадры с большими гладкими переходами или монотонными областями хорошо сжимаются, но при слишком высоких степенях сжатия содержат, помимо оригинальных деталей, видимые артефакты сжатия в виде блоков размером 8х8 пикселей, несколько отличающиеся по яркости и оттенку цвета. Появление их связано с грубым квантованием низкочастотных коэффициентов ДКП. Кадры, имеющие сложные текстуры, тонкие кривые линии, помимо артефактов блочности содержат также артефакты, проявляющиеся в виде шума вокруг тонких линий и на резких границах (так называемый эффект Гиббса), связанные с грубым квантованием высокочастотных коэффициентов ДКП.


Для форматов QuickTime Apple определила два типа кодирования: MJPEG-A и MJPEG-B. MJPEG-B не сохраняет структуру JPEG файлов внутри видеофайла, следовательно, невозможно извлечь кадр в файл JPEG без реконструкции заголовка JPEG.


Преимущества и недостатки

Основным преимуществом видеосжатия Motion JPEG является простота реализации, что делает MJPEG подходящим для реализации в устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами.


Чрезвычайно быстрый нелинейный видеомонтаж — если какой-либо кадр берётся целиком (без изменений) из одного MJPEG-источника, его можно записать в выходной MJPEG-поток как есть, без декодирования-сжатия.


При высоком битрейте MJPEG даёт качественные стоп-кадры, что позволяет его использовать, например, в системах видеонаблюдения (там это нужно, чтобы, например, выяснить номер проехавшего автомобиля или подробно рассмотреть лицо преступника). Однако при отсутствии межкадрового сжатия достижение заданного битрейта требует использования большего, чем в случае MPEG, покадрового сжатия, что приводит к появлению заметных артефактов сжатия.


Недостатками MJPEG являются более низкий коэффициент сжатия по сравнению с потоковыми методами сжатия (например, MPEG-4) и проявляющиеся при высоких степенях сжатия артефакты.


  • x

Комментарий

Отправить
Выполните вход в систему, чтобы ответить на пост. Вход | Регистрация

Внимание Внимание! В целях защиты правовых интересов Вас, сообщества и третьих лиц, не публикуйте любой материал, содержащий политические высказывания, порнографию, упоминание азартных игр, употребление наркотиков, а также материал, нарушающий коммерческую тайну или содержащий персональные данные пользователей. Также не предоставляйте данные от вашей учетной записи. Вы будете нести ответственность за все действия, выполняемые под вашим аккаунтом. Подробная информация: “Политика конфиденциальности..”
Если кнопка вложения недоступна, обновите Adobe Flash Player до последней версии.

My Followers

Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Вход

Huawei ICT Club
Huawei ICT Club