Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

Orbis pictus 21. století Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Komprese digitálního televizního TV signálu Komprese digitálního televizního TV signálu Přednáška č.1 Obor:Elektriář Ročník: 3. Vypracoval:Ing. Ladislav Polák, doc. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. OB21-OP-EL-ELZ-KRAT-U-3-005

OBSAH  Co je to komprese ?  Rozdělení kompresních metod  Definice nejdůležitějších pojmů (redundance, irelevance, kompresní poměr)  Komprimační metody používané v digitálním televizním vysílání (1)

Co jsou to ty komprese ? Komprese (komprimace) dat Komprese (komprimace) dat je speciální postup při ukládání nebo transportu dat. Úkolem komprese dat je zmenšit datový tok nebo zmenšit potřebu zdrojů při ukládání informací. Obecně se jedná o snahu zmenšit velikost datových souborů, což je vhodné například pro jejich archivaci. Komprese může být nutná taky při omezené datové propustnosti.

Rozdělení kompresních metod Kompresi dat lze rozdělit do dvou základních kategorií:  ztrátová komprese – při kompresi jsou některé informace nenávratně ztraceny a nelze je zpět rekonstruovat. Používá se tam, kde je možné ztrátu některých informací tolerovat. Používá se pro kompresi zvuku a obrazu (videa), při jejichž vnímání člověk chybějících údajů nevšimne.  bezeztrátová komprese – obvykle není tak účinná jako ztrátová komprese dat. Velkou výhodou je, že komprimovaný soubor lze opačným postupem rekonstruovat do původní podoby. To je nutná např. při přenášení počítačových dat, kde by ztráta i jediného symbolumohla znamenat nenávratné poškození souboru.

Definice nejdůležitějších pojmů Datové toky je možný komprimovat díky vysoké redukci redundance a irelevance.  redundance = nadbytečnost Informace se opakuje v datovém toku několikrát, nenese žádný obsah. Tito informace je pak možné zcela eliminovat, protože jejich absence nemá žádný vliv na výsledný obrázek. Je beze ztráty obnovitelná v přijímači.  irelevance = zbytečnost Informace není vnímatelná lidskými smysly, složky které oko nedokáže rozlišit díky jeho anatomii – „ostrost“ barev může být omezena frekvenčně (např. jemné struktury vs. hrubé struktury v obraze).  kompresní poměr – je podíl velikosti objemu původních dat kuvelikosti komprimovaných dat.

Komprimační metody používané v digitálním TV vysílání (1) 1/4 Datový tok SDTV digitálního videa je roven 270 Mbit/s. Tento datový tok je ale příliš velký pro vysílání a proto musí komprimován na (2-6) Mbit/s s vysokým kompresním poměrem. MPEG (Motion Picture Experts Group) Je název skupiny skupiny standardů používaných na kódování audiovizuálních informací (např. film, obraz, hudba) pomocí digitálního kompresního algoritmu. MPEG spolupracuje s organizací ISO (International Organization for Standardization ), a komisí IEC (International Electro-Technical Commission).

Princip MPEG Komprimační metody používané v digitálním TV vysílání (1) 2/4 Kodeky (kodér a dekodér) MPEG využívají ztrátovou kompresi pomocí transformačních kodeků. U ztrátových transformačních kodeků se vzorky obrazu nebo zvuku rozdělí na drobné segmenty, transformují se na frekvenční prostor a poté kvantizují. Výsledná kvantizovaná data se dále kódují entropicky. V rámci standardu MPEG je popsán jen formát bitového toku a dekodér. Kodér není v rámci standardu popsán. Pro členy skupiny MPEG jsou však k dispozici referenční implementace, které vytvářejí platné bitové toky. To v praxi znamená, že libovolný dekodér formátu MPEG-4 dokáže dekódovat libovolný materiál formátu MPEG-4 (stejného typu) bez ohledu na to, jakým kodérem byl konkrétní materiál kódovaný.

Komprimační metody používané v digitálním TV vysílání (1) 3/4 Skupina MPEG standardizovala následující kompresní formáty: MPEG 1  MPEG 1 Kódování pohyblivého obrazu a přidruženého zvuku pro digitální datové nosiče s rychlostí přenosu 0,9 až 1,5 Mbitu/s. Standard pro kódování zvuku zahrnuje také oblíbený zvukový kompresní formát Layer 3 (MP3).  MPEG 2 Všeobecné kódování pohyblivého obrazu a přidruženého zvuku. Zahrnuje přenosové, obrazové a zvukové kódovací standardy pro vzduchem šířené televizní vysílaní ATV a DVB, a (s určitými změnami) disky DVD Video. Přenosová rychlost se pohybuje od 1,5 Mbitu/s až do 15 Mbitů/s (pro TV signál se používá rychlost 6 Mbitů/s).

Komprimační metody používané v digitálním TV vysílání (1) 4/4  MPEG 3 Původně určený pro kódování standardu HDTV, později byl jeho vývoj pozastaven a standard MPEG-3 byl sloučen se standardem MPEG-2.  MPEG 4 Kódování audiovizuálního obsahu s velmi nízkým bitratem. Rozšiřuje formát MPEG-1 o podporu audio/video „objektů“, 3D obsahu, kódování s nízkou rychlostí přenosu. Je mnohem dále než předchozí kompresní formáty: nedívá se na obraz jako celek, ale rozděluje ho na pozadí a jednotlivé objekty, které jsou na tomto pozadí. Zatímco současné standardy DVB používají MPEG 2, standardy druhé generace DVB budou používat právě MPEG 4. Přesně se jedná o MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), známá také jako Part 10 a je přijatá jako standard H.264.

Standard MPEG-2MPEG-4 AVC Dokončen Formáty bloků 4:2:0 4:2:2 4:4:4 4:2:0 Rozměr (makro)bloků 16 x x 8 8 x 8 8 x 4 4 x 4 Bezeztrátový mód -- Bitová rychlost pro program SD ~ 4 Mbit/s~ 2 Mbit/s Bitová rychlost pro program HD ~ 18 Mbit/s-

Nejznámější kodeky

1.Vít, V. Televizní technika – přenosové barevné soustavy. BEN – technická literatura, Praha, Fischer, W. Digital Video and Audio Broadcasting Technology. A practical Engineering Guide. Springer, Reimers, U. DVB. The Family of International Standards for Digital Video Broadcasting. Springer, – programová nabídka v ČR, mapy pokrytí a vysílače 5.www. wikipedia.org – internetová encyklopedie Použitá literatura

Děkujeme Vám za pozornost Ladislav Polák, Tomáš Kratochvíl Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010