Познакомимся с основными показателями, характеризующими качество движущихся изображений.

Частота кадра(Frame Rate). Стандартная скорость воспроизведения видеосигнала 30 кадров/с (в кино этот показатель составляет 24 кадра/с). Экспериментально установлено, что иллюзия движущегося изображения возникает при частоте смены кадров более 16-ти в секунду. В этом случае человек воспринимает быстроменяющиеся картинки в виде динамичного непрерывного изображения.

Глубина цвета(Color Resolution). Этот показатель определяет коли­чество цветов, одновременно отображаемых на экране. Компьютеры обраба­тывают цвет в RGB-формате (красный — зеленый — синий). RGB-формат позволяет путём смешения в разных пропорциях трёх основных цветов по­лучить любой другой цвет или оттенок. Для цветовой модели RGB обычно характерны следующие режимы глубины цвета: 8 бит/пиксель (256 цветов), 16 бит/пиксель (65 535 цветов) и 24 бит/пиксель (16,7 миллиона цветов), ,

Экранное разрешение(Spatial Resolution) или, другими словами, ко­личество точек, из которых состоит изображение на экране. Наиболее часто в настоящее время используется разрешение 640 х 480 точек (пикселей).

Качество изображения(Image Quality). Это комплексный показатель, который вбирает в себя три предыдущих. Требования к качеству зависят от конкретной задачи. Иногда достаточно, чтобы картинка была размером с четверть экрана с палитрой из 256 цветов (8 битов), при скорости воспроизведения 15 кадров/с. В других случаях требуется полноэкранное видео) (768 х 576) с палитрой в 16,7 миллиона цветов (24 битов) и кадровой разверткой (30 кадров/с).

Расчёты показывают, что 24-битное цветное видео, при разрешении 640x480 пикселей и частоте 30 кадров/с, требует передачи более 26 Мбайтов данных в секунду. Этот поток информации превышает пропускную способность системной шины ЭВМ. Для наглядности приводим здесь эти расчёты.

640 х 480 х 24 х 30 = 221 184 000 бит/с = 26,37 Мбайт/с.

Для оптимизации процесса кодирования информации необходимо, содной стороны, не передавать избыточную информацию, а с другой стороны, не допускать чрезмерной потери качества изображения.

В зависимости от скорости упаковки изображений методы сжатия подразделяются на две группы. К первой группе относится метод сжатия неподвижных изображений.Сжатие может выполняться с любой скоростью, так как этот процесс не регламентирован временем (в силу статичности изображения). Вторую группу образуют методы сжатия движущихся изображений.Сжатие движущихся изображений должно выполняться, как правило, в режиме реального времени по мере ввода данных.

Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group), предложенный Объединенной группой экспертов в области фотографии, позволяет сократить размеры графического файла с неподвижным изображением в 10—20 раз. Благодаря специальным процессорам этим методом удаётся сжимать и движущиеся изображения.

Устаревший стандарт сжатия движущихся изображений AVI (Audio Visual Interleave)позволяет формировать упрощенное видеоизображение, но не на полном экране и со скоростью лишь 15 кадров в секунду. При этом используется всего 160 х 120 пикселей и 256 цветов.

Наибольшее распространение для сжатия движущихся изображений получил стандарт MPEG.

С помощью стандарта MPEG обрабатывается и каждый кадр по от­дельности, и анализируется динамика изменения изображения. Этим удаётся уменьшить избыточные данные, так как в большинстве фрагментов фон изо­бражения остаётся достаточно стабильным, а изменения происходят в основном на переднем плане.

MPEG начинает сжатие с создания исходного (ключевого) кадра, называемого Intra (внутренний) кадр. I-кадры играют роль опорныхпри восстановлении остального видеоизображения и размещаются последовательно через каждые 10—15 кадров. I-кадры формируют с помощью методов, разработанных стандартом JPEG для сжатия неподвижных изображений.

Фрагменты изображений, которые претерпевают изменения, сохраняются при помощи Predicted (расчётных, предсказуемых) кадров. Р-кадры, содержат различия текущего изображения с предыдущим или последующим I-кадром. Р-кадры располагаются между опорными I-кадрами.

Кроме перечисленных кадров, используются В-кадры, название которых происходит от английских слов Bi-directional Interpolated. В переводе с английского языка этот термин означает «кадры двунаправленной интерпо­ляции (предсказания)». В-кадры содержат усреднённую информацию отно­сительно двух ближайших (предыдущего и последующего) I-кадров или Р-кадров. Это позволяет предположительно восстанавливать (реконструировать) отсутствующие кадры.

В-кадры учитывают тот факт, что человек не способен за доли секунды рассмотреть детали движущегося изображения, поэтому можно формировать некоторое приблизительное, усреднённое (промежуточное) изображение, учитывая информацию опорных кадров.

Здесь происходит умышленный обман органов чувств человека, за счёт которого происходит уплотнение информации.

Очевидно, что существенный выигрыш в сжатии информации дают Р- и особенно В-кадры, так как для формирования I-кадров необходимо использовать всю имеющуюся информацию об изображении.