Digitális videó tömörítő technikák - Videó tömörítő eljárások

Betölti-e a valós idejű, valódi hatású videó a számítógép képernyőjét? Vagy mit tegyünk annak érdekében, hogy egyáltalán mozgóképet lássunk? Mint már korábban említettük, a nagy mennyiségű adatok tárolásához és az átvitel meggyorsításához az alábbi komponensek csökkentésével:

• a képet megjelenítő képpontok számával, ezzel a képméret csökken,
• a másodpercenként megjelenő képek számával,
• a képpontok lehetséges színváltozatainak csökkentésével,
• az adatok tömörítésével is.

Még az első három lehetőség kihasználása után is szükség lesz az adatok tömörítésére ahhoz, hogy a CD-ROM meghajtó és a képernyő, vagy pedig nagy sávszélességű üvegkábeles hálózat között a jelenlegi adatátviteli csatornákon megfelelő sebességgel lehessen átpréselni az adatokat. A tömörítés rendszerint „veszteséges” lesz, abban az értelemben, hogy a vizuális információ egy része mindenképpen örökre eltűnik, – ugyanakkor azonban a tömörítésnek „vizuális szempontból veszteségmentesnek” kell maradnia, vagyis még éppen elegendő információt kell megőriznie ahhoz, hogy az emberi szemet becsaphassa.

A multimédia-fejlesztők számára a kihívást mégis az egymással versengő tömörítési eljárások és algoritmusok sokasága jelenti, vagyis annak eldöntése, hogy melyiket használják. A CD-ROM alkalmazások számára azok a tömörítési eljárások tűnnek megfelelőnek, amelyek a videót speciális hardver nélkül is képesek kitömöríteni, mivel így a potenciális közönség jóval nagyobb. Ezért a CD-ROM-on lévő videók többségét szoftverek segítségével tömörítik: például a SuperMac által kifejlesztett Cinepakkal (ez a legnépszerűbb tömörítési eljárás) vagy az Intel Indeoval. Ezekkel a tömörítési eljárások a teljes, 30 kép/másodperces sebességnél 160 x 120 pixeles, 16-bites színes képet adnak, 320 x 240-es kép esetében pedig a sebesség általában 15 kép/másodperc.

Azonban a tömörítés kérdése manapság nemcsak egyszerűen a Cinepak és az Indeo közötti versengésről szól.

Tömörítési alapfogalmak:

• Valós idejű tömörítés: (Real-Time Video, vagyis RTV)
• Gyártási szintű tömörítés (Production-Level Video, vagyis PLV).
• Szimmetrikus az összetömörítés és a kicsomagolás
• Aszimmetrikus: az összetömörítés tovább tart, mint a kicsomagolás.

1990-es évek előtt a tömörített videók többsége az Intel i750-es processzorát használta a DVI két változatának valamelyikével: a valós idejű videót (real-time video, vagyis RTV) vagy pedig az ún. gyártási szintű videót (production-level video, vagyis PLV). Az RTV az Intel/IBM Action Media II kártyáján futó szimmetrikus, valós idejű tömörítési eljárás, 256 x 240-es felbontást tesz lehetővé 15 kép/másodperces sebességgel. A PLV aszimmetrikus eljárás, vagyis az összetömörítés tovább tart, mint a kicsomagolás. A PLV-eljárásnál még parallel-processzoros szuperszámítógéppel is több másodpercbe telik egyetlen képkocka tömörítése, de a végeredmény egy rendkívül jó minőségű, 30 kép/másodperces sebességű videó, ami 640 x 480-as felbontásban olyan alacsony adatátvitellel is visszajátszható, hogy még az egyszeres sebességű CD-ROM-on is működik.

QuickTime

A SuperMac Technology és az Apple Computer által 1991-ben kidolgozott egyszerűen szoftveres tömörítési eljárás. A rendkívül összetett fájl-formátumban digitalizált, tömörített végeredményt pedig a QuickTime-nak nevezték el. A mozgóképes videós szakemberek számára igencsak furcsa látvány volt a töredezett, szakaszos mozgású, bélyegnagyságú videókép. Az Apple a QuickTime struktúrát szabadon terjeszthetőnek minősítette, és ezzel olyan fájlformátumot tett közzé, ami más számítógépes környezetben is működik. Ezen kívül a formátum ki is bővíthető, így alkalmazása nem korlátozódott az Apple által kidolgozott egyszerű tömörítési eljárásra.

QuickTime Windows

Az Apple által elkészített Windows-os változat. A Microsoft Video for Windows-zal egy időben került bejelentésre. Napjainkban egyre nő e két egyaránt nyitott és kibővíthető formátum súlya, hiszen olyan kompatibilis tömörítési eljárások támogatását élvezik, mint például a Cinepak és az Indeo. A szaggatott lejátszású, kicsiny, 160 x 120 pixeles képernyőképtől mára eljutottak a 320 x 240-es felbontásig, sőt 640 x 480-as felbontásban JPEG tömörítéssel QuickTime videót jelenítenek meg.

Ami a PC-ket illeti, a Video for Windows és a QuickTime Windows-os változata se teljesítmény, sem pedig piaci elterjedtség tekintetében nem ér a Mac-es QuickTime nyomába. Azonban a Microsoft – ellensúlyozandó, hogy a Video for Windows csak lassan került be a kereskedelmi forgalomba – új irányba indult el: a hivatásos multimédiásokat igyekszik megnyerni.

A Video for Windows számára ugyanakkor nagy segítséget jelentettek a PC-ken egyre inkább elterjedő videógyorsító kártyák is, ezeket többek között az ATI, a Cirrus Logic, a Weitek, az Orchid, a Diamond, a Matrox és a Videologic jegyzi. Többségüket kifejezetten arra tervezték, hogy az alkalmazott tömörítési eljárástól függetlenül is képesek legyenek mindenféle Video for Windows formátumú videót teljes képernyőre nagyítva, 30 kép/másodperc sebességgel lejátszani. Bár a fejlesztők egyelőre még többnyire a QuickTime Mac-es változatát használják, azonban úgy tűnik, a Microsoft elszántan készül arra, hogy ezen a területen is összemérje erejét az Apple-lel, és az esélyei nem is rosszak.

A DVI tömörítési eljárás

A DVI (Digital Video Interactive) volt az első digitális videotömörítési eljárás. Eredetileg az RCA találta ki, de a tulajdonjog ma már az Intelé, amely két változatot is kidolgozott. Az egyik a PLV (Presentation Level Video), a másik az RTV (Real-Time Video). Az Intel az i750B-vel saját IC-családot fejlesztett ki, amely támogatja a PLV és az RTV valós idejű playback-jét. A valós idejű tömörítést viszont csak az RTV esetében tudja megvalósítani.

A két DVI tömörítés sokban különbözik egymástól. A PLV lényegesen jobb, viszont a képminőségnek és a nagyobb tömörítési aránynak megvan az ára. A kész videofilm percenként 200 dollár körüli összegbe kerül. A PLV segítségével CD-ROM-on lehet tárolni, illetve CD-ROM-ról lehet lejátszani a filmet. Az RTV – ezzel szemben – jóval gyengébb minőségű, ám olcsóbb. Fontos tudni, hogy a valós idejű desktop eljáráshoz a merevlemezről kell lejátszani az RTV-t, a CD-ROM-ok lassú átviteli sebességével ugyanis ez a technológia nem használható.

A Video for Windows

A Microsoft nevéhez fűződik. A Video for Windows egy 486-os, 33 MHz-es gépen, 160 x 120 pixeles (1/16 képernyő) felbontást és másodpercenként 15 képet állít elő. Sajnos az ilyen kép akkora, mint egy bélyeg, és a mozgások is szaggatottak. Nem véletlen tehát, hogy a Microsoft a Video for Windows újabb verziójához beszerezte a CinePak licencét a SuperMac-től. Ez a termék is ugyanazt az algoritmust használja, mint a QuickTime, s 320 x 240-es felbontást képes előállítani másodpercenkénti 15 képpel. A 486-osnál kisebb CPU-kon azonban a CinePak-kel sem lehet megfelelő eredményt produkálni.

UltiMotion

Az IBM is által kifejlesztett saját tömörítő eljárása. Az UltiMotion ugyanazt a sebességet tudja elérni, mint az Apple QuickTime.

17. táblázat: Videó képtömörítő eljárások összehasonlítása

18. táblázat: Mozgóképformátumok

19. táblázat: Háromdimenziós adatformátumok